本文以北京机场新塔台为工程背景,对高耸塔台结构在风荷载作用下的抗风性能进行研究。 1)北京机场新塔台结构气弹模型测振试验研究 以北京机场新塔台为原形进行了1/60气弹模型测振试验,对其在风荷载作用下不同高度处的加速度时程进行研究,得出加速度均方根沿塔台高度变化的曲线,对其顺风向加速度响应在时域范围内有所了解。 2)北京机场新塔台结构刚性模型测压试验研究 借助1/80刚性模型测压试验,得出风压系数随塔台高度变化的规律,并求得均方根升力系数。在前人研究的基础上,结合刚性模型测压试验数据,提出了均方根升力系数的变化规律,从理论方面对正八边形高耸塔台的横风向风振进行研究,并对其振动机理进行探讨。 从结构阻尼理论出发,根据能量守恒原理,推导了由钢筋混凝土和钢结构组成的组合高耸结构的整体阻尼比。 3)北京机场新塔台结构风振响应计算机模拟 采用有限元程序建立了北京机场新塔台的三维有限元模型,并通过输出刚度矩阵与质量矩阵的方法建立了具有三维有限元模型力学性能的二维多自由度体系。计算表明二维多自由度体系与三维有限元模型的前五阶自振周期(x方向)误差均在4.6%以内。采用快速傅立叶变换法(FFT)编制了风荷载模拟程序,实现了随机风场的计算机仿真,仿真得到了16维脉动风荷载时程样本。用Wilson-θ法对其进行了动力响应分析。计算结果表明,在风荷载作用下,塔台能满足规范和正常使用的要求。 最后对北京机场新塔台在风荷载作用下的性能进行总结,提出此类高耸结构在抗风设计中应注意的问题,为工程实际提供参考。