基于风洞试验的高层建筑等效静力风荷载研究

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高屋和高耸结构是人类现代文明的重要组成部分,是国家经济实力和建筑水平的体现,被广泛应用于电视塔、观光塔、商业大厦等公共建筑。伴随着科学的发展和社会的进步,高屋和高耸结构在功能化、造型化和规模化方面技术越来越先进和体系越来越完善,采用的结构技术和施工技术日新月异,高强轻质材料的应用和设计水平不断地提高,新型高屋和高耸结构不断涌现,建筑结构在风荷载作用下会进一步影响其稳定性,所以,探讨风荷载在高屋和高耸结构中成为我们亟待解决的问题。首先分析了风的产生机理和风对结构的作用以及风的基本特性,在风这种动态响应下,通过横风向和顺风向的主要作用,转换为静力风荷载,成为了我们易于观察和掌握的设计资料,同时顶部舒适度问题也有一定的探讨。对于双塔高层建筑结构,在风荷载作用下其振动较复杂,不仅是高层的抗风研究还有双塔间涡旋气流的相互干扰,增加了不稳定性,因此,制作模型并进行风洞试验具有重要的意义。本文以中国铁物大厦的A、B塔楼为工程背景,分别进行了刚性模型测压风洞试验和高频动态天平测力试验,分析了两种方法下的等效静力风荷载并进行了比较,重点研究了结构顶部的加速度大小,用于舒适度验算,主要工作如下:(1)介绍了刚性模型测压风洞试验的方法,根据模型测压点的风压系数和区域的体型系数,通过数学插值方法获得了模型上细分点的风压系数,考虑细分点所代表的实际面积,求得楼层等效静力风荷载的空间分布情况。(2)基于高频动态天平测力试验,得到了基底剪力、弯矩和扭矩随风向角的变化情况,采用基底弯矩阵风荷载因子法计算结构的等效静力风荷载,并将测力试验结果与测压试验结果进行比较研究。
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