洪海波[1]2006年在《高湍流度风场下群体高层建筑风荷载特性的研究》文中研究说明群体超高层建筑风致干扰效应的研究已成为建筑结构抗风研究的热点方向之一，然而目前大部分研究均集中在两个建筑物间的研究上，虽然也有不少研究致力于叁个建筑物间干扰效应的情况。但由于问题的高度复杂性，要得到更为精确和可用于工程实际的分析结果仍需要更加细致的试验研究工作。 本文基于高频底座力天平技术和脉动测压方法，更为详细地研究了B类地貌下不同宽度比和高度比的两个建筑间在不同间距下的干扰效应，在此基础上开展了对叁个相同形状的高层建筑间的动力干扰效应，还在D类地貌下重点研究了不同湍流度风场下两个高层建筑物间的干扰效应。 全文主要包括以下主要内容： 首先在风洞中模拟出了较为满意的B、D类流场，模拟结果跟西方国家规范的建议值较接近，远高于我国规范中所使用的隐含值。本文还较好地模拟出平均风剖面指数为0.3的城市中心地貌而湍流度不同的4种流场，所模拟出的流场湍流度在模型高度处分别为10％，15％，20％和26％，良好的流场条件为后续试验的开展打下了坚实的基础。 在进行试验研究时，首先针对两个正方形截面建筑物间的干扰特性和国内已有的一些结果作了对比试验以确保本文研究结果的可靠性。在此基础上，对不同截面不同高度的两个建筑物间的相互干扰特性进行了系统研究，主要针对建筑物间的静力、顺风向动力、横风向动力的干扰效应进行研究，然后对两个建筑物间的干扰机理进行了详细分析。 本文最后对叁个大小相同建筑物间的干扰效应进行初步的分析研究，在展示本文试验结果的同时致力于与已有研究结果和两个建筑物间所引起的干扰效应进行比较分析。 分析结果表明：静力干扰主要体现遮挡效果，湍流度的大小对其影响不大；湍流度对顺风向动力干扰的影响相当显着，B类地貌下湍流度为10％时，施扰建筑可使受扰建筑的顺风向动力响应增加120％左右，但当湍流度增大到26％，绝大部分上游施扰建筑的的干扰效应消失，但位于下游的施扰建筑仍有可能使受扰建筑的动力响应增加23％左右。湍流度对横风向响应的动力干扰响应也有影响，但没有顺风向的干扰效应那么明显，特别是当湍流度增大到15％以上时，湍流度对其影响变得不太显着。无论顺风向还是横风向，湍流度的增加都加宽了基底弯矩功率谱的峰值宽度。
粟文[2]2015年在《超高层双塔建筑风荷载及风致干扰效应数值模拟研究》文中研究表明风荷载是结构设计需要考虑的重要荷载之一,对于高层、大跨、高耸等结构,风荷载甚至可能成为结构设计的控制荷载。对于一些体型复杂、高度超限、有严重干扰等风荷载难以确定的建筑结构,目前主要通过风洞实验预测其风荷载分布。随着近年来钝体空气动力学的发展,数值模拟已经可以比较准确的计算建筑工程中的风工程问题,现如今已经成为风洞实验的重要辅助手段应用于结构风工程。相比风洞实验,数值模拟成本更低、效率更高,数值模拟可以更加准确的模拟边界条件,可以对建筑表面风荷载和周围风场进行全尺寸全过程模拟,并得到各个物理量的连续分布信息,拥有更加广泛的运用空间。本文基于FLUENT14.5软件平台对结构风工程的数值模拟研究主要集中在以下几个方面:①对数值模拟方法进行研究。本文基于FLUENT14.5软件平台对国际上通用的CAARC标准高层建筑模型进行了数值模拟研究,并且通过对比数值模拟的结果与TJ-2风洞实验数据分析了覆面网格、壁面函数、离散格式、湍流模型、来流风向角对数值模拟结果的影响。为数值模拟参数选取提供依据,并且验证数值模拟方法的可行性。②采用数值模拟研究沙坪坝综合交通枢纽工程中超高层双子楼的风荷载分布及风致干扰效应。对建筑周围流场、建筑表面风压分布进行了定性分析。从代表高度测点的风压、体型系数、基底弯矩叁个角度对双塔之间的相互干扰效应进行了比较详细的分析。将无干扰时的壁面风力、顺风向弯矩与采用规范方法的计算值进行对比,验证了计算结果的可靠性。结果表明:双塔之间的干扰主要为串列布置时的遮挡效应和并列时的狭道效应,狭道两侧的建筑壁面的局部负压增加了一倍,体型系数的干扰因子达到1.45。双塔相互干扰对建筑其它壁面的体型系数和基底弯矩取值的影响不大,干扰因子在1.1以下。双塔并列时受力极为不利,基底扭矩和绕X轴的基底弯矩同时出现最大值,同时绕Y轴的基底弯矩也不为0。③对沙坪坝综合交通枢纽工程中的超高层双子楼以及周边建筑群进行数值模拟,给出了不同风向角下的建筑表面风压分布。重点分析了在风致干扰作用下,建筑最不利受力及其干扰因子。在建筑群的干扰下,建筑壁面体型系数最大正压的干扰因子为1.099,最大负压的干扰因子为1.18,绕X轴基底弯矩最大增加了近16%,绕Y轴基底弯矩最大增加了9%,基底扭矩在干扰作用下有所减小。
余先锋, 谢壮宁, 顾明[3]2015年在《群体高层建筑风致干扰效应研究进展》文中进行了进一步梳理在高层建筑抗风设计中,正确地评估邻近建筑对风荷载的影响具有重要的理论和实用价值。从干扰机理、基底荷载干扰以及风压干扰3个方面总结与评述了国内外风致干扰效应的研究进展,列举了各国风荷载规范对干扰效应的条文规定;结合作者所在研究团队近十多年来进行的群体高层建筑的研究成果,对GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的风致干扰条文进行了补充说明,重点介绍了群体建筑气动干扰的量化方法,并强调了干扰效应的适用条件为折算风速不大于7;根据前期研究存在的问题和实际工程需求,建议进一步开展对群体建筑干扰机理、结构顶部峰值加速度、扭转干扰响应以及不同方向荷载相关性等方面的系统性研究。
钟奇[4]2013年在《高层建筑风洞试验中测力与测压的比较研究》文中提出近年来,高层建筑的建设高度越来越高,给结构风工程研究带来了新的挑战。本文以某超高层建筑为工程背景,分别进行了刚性模型测压风洞试验和高频动态天平测力风洞试验。基于上述方法对高层建筑风致响应及等效静力风荷载进行了比较研究。主要工作如下：(1)介绍了建筑结构风灾和世界高层建筑的发展现状及趋势；简单阐述了刚性模型风洞试验方法的优缺点以及等效静力风荷载的计算方法,同时回顾了建筑间干扰效应的研究历史。(2)基于刚性模型测压试验测量了结构表面的风压时空分布。以此为基础,研究了用于围护结构设计的极值风压以及结构表面风压系数的分布特性。通对计算风压系数的相关性系数,讨论了建筑结构表面风压的水平和竖向相关性。从风压系数等值线图、气动力系数以及响应角度对建筑间干扰效应进行研究。利用静力天平进行测力试验以验证测压试验的积分精度。(3)考虑了前4阶弯曲模态和第1阶扭转模态,采用模态迭加法研究了结构顶部的位移和加速度响应,同时讨论了高阶模态对结构响应的贡献情况,并对结构的风振舒适度进行评价。根据惯性风荷载法,对等效静力风荷载沿建筑楼层的分布进行了研究,同时分析了基底等效剪力、弯矩以及扭矩随风向角的变化情况,并与采用规范方法计算的最大值进行了比较。(4)基于高频天平测力试验计算了气动力系数,获得了基底弯矩功率谱。以基底弯矩谱试验值为基础,采用随机振动理论,进行了风致振动响应计算,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,并将其结果与测压试验结果进行比较研究。
商录西[5]2017年在《高层建筑对低矮平屋面建筑的风荷载干扰效应》文中提出随着我国经济建设的发展,许多老城区改建或扩建,使大量高层建筑现于原本的低矮建筑群中。高楼建成后,严重改变了低矮建筑物的风荷载,甚至造成周围建筑的损坏,目前针对高层建筑对低矮建筑的风荷载干扰效应研究较少,本文通过风洞实验,详细研究不同高度施扰高层建筑处于低矮平屋面建筑下游时的风荷载干扰效应。首先进行了单体平屋面建筑的风洞试验,研究了在不同风向下屋面的平均风压系数分布、屋面分区平均风压系数以及叁方向合力系数分布规律。然后在目标低矮建筑物下游放置施扰高层建筑物,不断改变两建筑间距和高层建筑物高度,研究0°风向下两参数对低矮平屋面建筑表面风压的影响机理。结果表明,受扰的低矮建筑表面风压对两参数十分敏感,屋面产生正压的临界条件和幅值均与间距、高层建筑高度直接相关。在较小间距、较大高度比情况下,低矮建筑屋面产生正压,但这种现象随着间距的增大或高度比的减小迅速衰减。进一步,以干扰因子的表示方式,系统研究不同风向角、下游不同高度施扰建筑和不同间距条件下,低矮平屋面建筑的屋面升力系数、顺风向阻力系数、横风向升力系数、屋面分区风压系数等参数的干扰因子。此外,根据分析结果选取代表性工况,研究不同间距条件下,屋面出现正压和正压趋于稳定的临界高度比,以及屋面的正压区面积的变化规律。
褚世刚[6]2011年在《高层建筑在干扰效应下的舒适度研究》文中进行了进一步梳理随着城市中建筑高度不断增加，风荷载已经成为高层建筑结构设计的主要控制荷载之一。高层建筑在风荷载作用下将会产生振动，这种振动有可能会使在高层建筑内生活或工作的人们产生不舒适感，从而影响建筑物的正常使用，因此，人体舒适度已引起研究人员的高度重视，并逐步成为高层建筑结构设计的控制因素之一。随着高层建筑的不断涌现，城市空间构成日趋复杂，建筑物与建筑物之间的风致干扰效应变得日益突出。综合上述高层建筑的人体舒适度和风致干扰效应两大问题可以得出：对高层建筑在风致干扰效应下的舒适度进行研究是十分必要的。由于目前对此问题的研究还非常有限，因此，本文对高层建筑在干扰效应下的舒适度问题进行了深入详细的研究。本文采用计算机数值模拟方法对高层建筑在干扰效应下的舒适度进行研究。首先，以平均Navier-Stokes方程和k湍流模型为基础，建立了湍流流动基本方程，并确定了相应的数值离散与SIMPLE求解方法。然后，应用标准k模型和处理近壁面湍流状态的非平衡壁面函数法对上海新锦江饭店在孤立无干扰状态下进行了数值模拟计算，将计算结果和风洞试验结果做了比较，从而验证了本文数值模拟的正确性和有效性。在此基础上，本文对两高层建筑基本配置时在干扰效应下的舒适度进行了系统深入的研究，由于影响高层建筑风致干扰效应的因素很多，本文只选取两高层建筑的布置形式及间距为影响因素，并引入了正交试验设计方法的研究方案，本文在研究区域中选取了35种具有代表性的工况进行了系统的计算与分析。随着施扰建筑位置的变化，得到受扰建筑顺风向、横风向以及中心最大顶点加速度（舒适度的计算方法）的变化规律，为高层建筑有关的抗风设计提供参考。本文还对叁高层建筑基本配置时在干扰效应下的舒适度问题进行了初步研究。由于叁建筑的布置形式过于复杂且时间有限，主要在研究区域的第一象限中进行了详细研究与分析。选取了48中具有代表性的工况并对其进行了的计算与分析，随着两个施扰建筑位置的变化，得到受扰建筑顺风向、横风向以及中心最大顶点加速度变化的初步规律，为高层建筑有关的抗风设计和今后进一步的研究工作提供参考。
章李刚[7]2013年在《大型复杂建筑结构风致效应及等效静力风荷载研究》文中研究说明以超高层及大跨屋盖为代表的大型复杂建筑结构由于质量轻、柔性大、阻尼小等特点使得风荷载往往成为设计控制荷载。对此类风敏感结构风致响应及等效静力风荷载的精细化研究对解决实际设计问题具有重要意义。为此,本文以多个具有代表性的刚性模型测压风洞试验结果为基础,以复杂体型超高层建筑及大型屋盖结构为主要研究对象,开展了以下几个方面的工作：1.研究了单体及群体超高层建筑结构叁维风荷载效应。其中在复杂体型单体建筑叁维风荷载效应方面,引入了扭转向等效力偶的概念用以比较扭转向风荷载与水平分量间的大小关系,明确了此类建筑风荷载扭转效应的重要性；拟合了不规则截面建筑在典型风向角下的层扭矩规格化功率谱曲线,发现其受截面厚宽比等参数的影响明显。在群体建筑干扰效应方面,以一窄长形直线状建筑群为研究对象,着重考察了在典型正交风向角下受扰建筑表面各测点风压及层叁维风荷载的量值分布和变化情况,发现群体建筑间的干扰作用主要表现为狭缝效应和遮挡效应。2.考察了叁维时变风荷载作用下具有非规则体型超高层建筑结构风致响应的计算方法及影响因素。引入对数坐标体系下广义荷载谱随频率分布的线性假定,提出了新的广义位移响应共振分量简化计算公式,证明了其相比传统的白噪声假定具有更高的精确性；考察了建筑外型的复杂性及高阶振型的参与等因素对结构不同位置各类风致响应的影响。3.在建立现有单目标等效静力风荷载作用下结构不同位置等效响应与实际结果间相互关系的基础上,提出了可以保证目标位置叁维多目标响应等效的静力风荷载计算方法,并进一步综合考虑了峰值因子的非高斯特性及多目标等效折减效应的影响,使得相应的等效静力风荷载计算结果更为合理可靠。4.根据POD法基本原理对传统大跨屋盖结构风致响应的频域算法加以优化,提出了先挑选控制模态再进行精确风致响应计算的“二步法”过程。工程算例表明该计算过程不仅具有提取信息简单、精度高、收敛快等特点,还有利于从原理上了解风激励对大跨屋盖结构风致响应的影响过程。5.针对现有屋盖结构等效静力风荷载受不同节点间的风致响应相关性影响、分布形式极不均匀的特点,提出了针对屋盖结构的多目标等效静力风荷载计算方法。该方法不仅考虑了各目标响应脉动极值的符号选取问题,且静力风荷载量值分布不再受单一节点或局部区域的控制,更趋于均匀、合理。在该组等效静力风荷载作用下,不仅能够保证关键部位等效响应与实际结果高度一致,其它非关键部位响应结果也具有一定的精确性和连续性。
李神云[8]2007年在《群体高层建筑气动荷载数据库》文中研究说明群体高层建筑风致干扰效应的研究已成为建筑结构抗风研究的重要部分，它对指导和评估高层建筑设计具有重要的现实意义。目前国内外研究手段主要采用风洞试验，以干扰因子(IF，定义为建筑物受扰后的荷载或响应和其在孤立时的相应值之比)为衡量干扰效应的指标进行研究，研究成果多以定性结论为主，无法针对实际工程给出能真正利用的计算方法或推导公式，距离工程应用有较大的差距。针对群体高层建筑研究的高度复杂性和研究中试验量巨大的特点，本文在海量数据基础上提出新的解决方案——基于Web的群体高层建筑气动荷载数据库(ALDTB)，将本研究累计的全部试验数据整理、入库，供与风洞试验相似的实际工程直接参考和应用，通过Web交互界面，使用户输入流场、结构、干扰参数后获得结构的响应，并为结构的初步设计提供等效静风荷载。同时，本文在已有研究的基础上，系统深入研究了不同截面形式的施扰建筑的干扰效应，期望找出潜在的施扰建筑不同截面形式间的干扰规律，与气动荷载数据库结合并相互扩充，共同指导群体高层建筑抗风设计。全文主要包括以下内容：试验研究方面，在B类流场下考虑两建筑和叁建筑配置，分析6种宽度比、4种高度比、7种截面形式的施扰建筑在不同位置的干扰效应，扩充ALDTB数据的同时，验证部分已存在的研究结论并探讨一些尚未明确的规律。特别分析切角形式的施扰建筑与特征截面(正方形截面，尺寸等于切角形式的宽边长度)和基本配置间干扰效应的相关性，结果发现，切角形式和特征截面存在良好的动力干扰相关性，进一步发现，对顺风向干扰效应，切角形式与基本配置具有更好的相关性，而横风向特征截面比基本配置理想，可用正方形截面近似代替切角形式，简化了干扰分析结果。ALDTB的实现策略上，利用ASP.NET结合SQL Server 2000数据库开发构建整个系统框架。Web界面设计上，体现简单、直观、友好的原则，使用户容易而准确设置、提交参数，方便查询、下载数据结果，实现客户端和服务器的交互过程。代码编写上，使用ADO.NET访问数据库，将公共信息和常用操作写在类中，开发过程中统一调用，避免代码混乱和重复操作。同时，优化设计SQL数据库结构，使用存储过程，方便管理试验数据并扩展系统功能，提高Web系统执行效率。ALDTB的应用上，结合工程实例详细说明用ALDTB进行抗风设计的步骤和流程，介绍参数输入到响应结果输出的整个界面和过程，证明了ALDTB的可行性、实用性。另外，介绍ALDTB其他功能，体现ALDTB功能多样性和强大的可扩充性。由于采用直接的风洞试验数据，ALDTB的分析结果无疑比现有一些规范总结的简单经验公式准确。全文最后总结了ALDTB的优势，说明ALDTB应用于工程中高层建筑抗风设计的意义，描述了应用前景，也指出其中不足和待改进的地方。
张丽丽[9]2017年在《考虑流固耦合作用的高层建筑风致干扰效应分析》文中认为高层建筑的抗风在结构领域是一个老生常谈的课题了,但寸土寸金,高楼林立的时代发展让它历久弥新,高层建筑的风干扰就是其衍生的一个新课题。现有关于高层建筑风干扰的研究多采用风洞实验技术和刚性模型数值模拟技术,因此无法得出风干扰效应的气弹性相关参数。我国荷载规范关于风干扰只是规定了体型系数的放大系数,并且只考虑了两个高层建筑截面形状相同的情况,这对于工程实践中高层建筑抗风设计来说是远远不够的,关于风干扰的相关规范总体比较匮乏。本文基于CAARC高层标准模型,考虑两个高层建筑之间的风致干扰效应,通过流固耦合(FSI)数值模拟进行了分析,主要改变了高层模型之间的并列间距、串列间距、施扰模型的高度、施扰模型的宽度等参数,主要结论如下:(1)对于单体CAARC高层模型,LES湍流模型对于高层建筑的模拟具有相当高的精度,在风致流固耦合作用下,CAARC高层模型顶点峰值位移较大,大幅的变形会影响到流场风压的分布,所以进行高层建筑的风干扰分析应考虑FSI作用。(2)两个高层模型串列布置时,受扰模型迎风面承受负压,其余风攻面风压系数(Cp)有所减小,建议当两者距离大于12Dx(顺风向宽度)时,可以不考虑风干扰对于风压系数的影响;大于24Dx时,可不考虑风振系数的放大效应,在建筑规划时,尽量避开高层建筑间距为4Dx的情况。(3)两个高层模型并列布置时,会出现峡谷风效应,在距离较近时,风速可以提高10%。并列布置时,受扰高层模型的风压系数、顶部节点位移都被放大,但风振系数(β)无显着变化。即串列布置时,受扰高层模型动力响应放大,并列布置时,受扰模型静力响应放大。(4)上游施扰高层模型高度的变化时,施扰模型高度(Hr)小于受扰模型高度(H)时,对于流场的干扰较小,施扰模型高度大于受扰模型高度时,对于流场的干扰较大,随着高度增加,流场无显着变化。对于施扰模型高度小于受扰模型高度一半的情况,可忽略干扰作用,当施扰模型高度大于受扰模型高度时,体型系数负风压干扰因子可取2.0,风振系数干扰因子取2.0。上游施扰高层模型宽度(Br)的变化时,施扰模型宽度变化对于受扰模型的风压系数无显着影响,但对于受扰模型风振系数影响较大,即使在施扰高层模型宽度为受扰高层模型宽度一半时,虽然结构顶部没有产生较大的峰值位移,但风振系数干扰因子仍可以达到1.7以上。(5)对于具体工程进行的FSI数值模拟,数值模拟结果与风洞实验数据相比,对于基底剪力和弯矩精确度较高,而基底扭矩的误差值较大,需要在湍流模型中找到进一步的改进方法以提高模拟精度。有周边副楼干扰时,高层建筑的负压峰值、风速、湍流度均增加,在进行规划布置时,在相应位置种植树木改善风场。
谢俊军[10]2013年在《大型煤气柜结构风荷载及干扰效应研究》文中研究指明随着我国煤气业和大型企业的发展，对大型煤气柜等储气结构的需求不断增大。大型煤气柜一般设计成外壁厚很薄、外尺寸巨大的圆筒型结构，在强风作用下，煤气柜筒体会产生变形，风荷载成为其主要的控制荷载。鉴于煤气柜在日常的生产和生活中发挥着重大的作用，因此，全面掌握这类结构的表面风压分布规律、双柜干扰效应以及等效风荷载与风致响应的计算，以便提出有效的抗风措施非常必要。本文以上海宝钢煤气柜为工程研究背景，开展了一系列研究并取得了一些有意义的研究成果。首先介绍了基于随机振动理论的风荷载及其风振响应的分析方法以及由Davenport提出的经典抗风设计方法——阵风荷载因子法。其次，详细介绍了有、无周边建筑物干扰两种工况下煤气柜的刚性模型风洞测压试验概况，并通过风洞试验获得了煤气柜表面的风压分布特性。既具体分析了煤气柜每层测点的平均风压系数及体型系数沿柜体环向的变化规律，也详细分析测点的平均风压系数及体型系数沿柜体高度的变化规律。并通过两种不同的煤气柜柜体之间的间距，详细探讨了双柜体之间的干扰效应。然后，通过建立煤气柜结构的ANSYS有限元模型，分析了该煤气柜的自振特性；提出了采用阵风荷载因子法来计算煤气柜结构的等效风荷载及其风致响应。根据风洞试验结果，对煤气柜顶部的风致加速度响应以及煤气柜底部的基底剪力、基底弯矩随风向角的变化规律进行了分析与总结，并讨论了有、无周边建筑干扰下计算结果的差异及原因。最后对煤气柜分别又进行了有、无周边建筑干扰的刚性模型天平测力试验，得到煤气柜两个主轴方向基底剪力均值、均方根值以及基底弯矩均值、均方根值随风向角的变化情况，通过对比分析表明双柜体之间存在一定的干扰影响；并计算分析得到煤气柜的整体风载体型系数，并将其与荷载规范进行了对比。
参考文献：
[1]. 高湍流度风场下群体高层建筑风荷载特性的研究[D]. 洪海波. 汕头大学. 2006
[2]. 超高层双塔建筑风荷载及风致干扰效应数值模拟研究[D]. 粟文. 重庆大学. 2015
[3]. 群体高层建筑风致干扰效应研究进展[J]. 余先锋, 谢壮宁, 顾明. 建筑结构学报. 2015
[4]. 高层建筑风洞试验中测力与测压的比较研究[D]. 钟奇. 湖南大学. 2013
[5]. 高层建筑对低矮平屋面建筑的风荷载干扰效应[D]. 商录西. 北京交通大学. 2017
[6]. 高层建筑在干扰效应下的舒适度研究[D]. 褚世刚. 辽宁工程技术大学. 2011
[7]. 大型复杂建筑结构风致效应及等效静力风荷载研究[D]. 章李刚. 浙江大学. 2013
[8]. 群体高层建筑气动荷载数据库[D]. 李神云. 汕头大学. 2007
[9]. 考虑流固耦合作用的高层建筑风致干扰效应分析[D]. 张丽丽. 山东大学. 2017
[10]. 大型煤气柜结构风荷载及干扰效应研究[D]. 谢俊军. 湖南大学. 2013