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高层结构由于日趋高、柔,在风荷载作用下容易产生较大的振动响应,对风荷载的作用更加敏感。高层结构的风致响应随着结构高度的增加也变得越来越剧烈。结构和风荷载的随机性,使得结构的随机风响应分析变得更加困难。
本文主要针对风荷载的随机数值模拟,开展了以下的工作:
1、风荷载的数值模拟。采用随机风场模拟的基本理论,基于谱解法的FFT技术,用MATLAB软件编程模拟出高层结构竖向各点的顺风向脉动风风速时程,并验证了模拟结果的正确性。
2、高层结构在风荷载作用下的规范法分析。在ANSYS里建立了高层结构的实体有限元模型,并进行了模态分析,为时程响应分析和舒适度分析做准备。依据高层结构抗风设计规范和工程抗风手册计算出高层结构的顺风向响应。利用规范法算得的风振系数,将动力风荷载等效为静风荷载,对实体模型进行分析,进而为验证时域内动力风荷载效应的数值模拟的正确性提供了依据。
3、高层结构顺风向的风振时程响应和舒适度分析。将模拟得到的风速时程转化为风荷载时程。利用ANSYS软件,采用竖向串联多自由度模型,对结构进行顺风向时程分析,研究了高层结构顺风向风振响应。并给出了高层结构在随机顺风力作用下舒适度分析结果。无论是风荷载位移响应还是舒适度值,都和规范法的结果吻合。