某超限高层建筑风荷载及风致振动研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:siyang2003
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风荷载是高层建筑主要控制性设计荷载,其引起覆面结构受力的同时,也导致主体结构产生复杂的风振响应。目前,随着轻质高强材料的不断应用,大量具有复杂体型的高层建筑相继涌现,高、柔成为建筑主要特点的同时,其结构自振频率也更接近于脉动风的卓越频率,因此在风荷载作用下结构动力响应也更加显著。如何准确分析建筑表面风压分布与风荷载作用特点,并深入掌握结构的风振响应规律,成为高层建筑进行有效抗风设计的必要前提。对于超限高层建筑抗风设计,我国现行规范尚未给出明确的特别规定,且涉及风振响应计算时仅考虑一阶振型影响。针对上述问题,本文在广泛借鉴国内外研究成果的基础上,结合某超限高层建筑的设计,开展以下研究工作:1.基于RANS时均CFD方法,采用RNG κ-ε湍流模型,对某超限高层建筑的风场进行模拟,分析获取不同风向下建筑表面风压分布特性。分析结果表明,风压分布与风向有关,斜风向下该超限高层建筑表面负压出现最大值且均出现于拐角处,而各工况下建筑立面正压最大值基本相同。2.基于Kaimal脉动风速谱,并采用线性滤波法,模拟生成作用于超限高层建筑的脉动风荷载时程。模拟过程表明,通过Matlab软件采用线性滤波法并运用Kaimal风速谱可以较好的生成所需的脉动风荷载。3.基于Midas Gen有限元软件,对某超限高层建筑顺风向风振进行时程分析。通过对Midas Gen在不同振型下获得的结构内力、位移和加速度与PKPM计算结果进行分析比较,结果表明:对超限高层建筑进行风振时程分析,可以较PKPM获得更接近于实际的结果。仅考虑一阶振型影响的PKPM软件,在进行与本工程类似的超限高层建筑抗风分析时,计算结果仍然偏于安全,从受力角度可不采用另一种软件进行复核,但PKPM计算结果对于加速度的预测存在较大误差。上述研究所获有关结论能为类似超限高层建筑的抗风研究与设计提供参考和指导。
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