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“扭转体型”的高层建筑,由于其独特的几何形状给建筑的立面处理带来新意,近些年已有一些工程案例。众所周知,结构是建筑赖以存在的物质基础,与这种“扭转体型”建筑相配合的结构体系的抗侧力性能,是工程上关心的问题之一,然而国内外这方面的报道甚少。
本文采用计算机数值模拟的方法,建立起扭转体型结构的计算模型,分析了不同荷载形式下结构受力和变形情况,并与框架结构形式进行了比较。研究分析表明,这种结构形式主要是由斜柱的轴力来抵抗水平荷载,属轴力体系范畴,并具有高效的抗侧力性能。在相同荷载作用下,扭转体型结构较框架结构的顶点位移和楼层最大层间位移角都有很大幅度的减小,此外,这种结构体系还具有很好的整体空间受力性能和相对较大的抗扭刚度,有利于提高结构的抗震性能。
“扭转”的建筑形式,其平面形状沿建筑高度不断变化,因而风的绕流运动情况也随建筑高度不断变化,荷载规范中没有给出这种建筑形式表面上的有效的风荷载体型系数参考值。针对这种情况,本文采用基于计算流体力学(CFD)理论的数值模拟方法,模拟扭转体型结构体表面及其周围的风场,确定建筑表面的风压分布,进一步推导出这类建筑形式表面的风载体型系数,为“扭转体型结构”工程应用中风荷载的计算提供参考值。同时还发现螺旋体型结构具有较好的抗风性能,适合用于风荷载影响大而地震设防烈度较小的地区。
论文还对扭转体型结构在工程上的实现形式,进行了简单的讨论,提出扭转体型结构巨型化的方法,希望能为探讨扭转体型结构的应用提供一条思考途径。