X形超高层建筑层风激励谱计算模型研究_金虎

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超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用

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超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究

超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究超高层建筑是现代城市的标志性建筑之一，然而，随着建筑高度的增加，其在强风环境下存在严重的风振问题。

风振现象不仅会导致超高层建筑剧烈的摇摆，甚至可能引发结构破坏和安全隐患。

因此，研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术具有重要的工程应用价值。

首先，针对超高层建筑结构风振问题的研究，需要进行风洞试验和数值模拟分析。

风洞试验可以通过模拟真实的风场环境，获取结构在风力作用下的响应。

通过风洞试验可以确定结构的风荷载分布及其对结构的力学性能的影响。

同时，数值模拟分析也是研究超高层建筑结构风振响应的重要手段。

基于ANSYS等有限元软件，可以对超高层建筑进行模拟，预测结构的风振响应。

其次，为了减小超高层建筑的风振响应，需采取有效的抑制技术。

目前，常用的抑制技术主要包括被动控制、主动控制和半主动控制。

被动控制技术是通过优化结构的刚度和阻尼特性，减小结构对风荷载的响应。

常见的被动控制技术包括质量调节、增加剪力墙等。

主动控制技术则是通过使用传感器和执行器，对结构进行实时监测和调节，以抑制结构的振动。

而半主动控制技术则是被动和主动控制的结合，兼具两者的优点。

在具体研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术的过程中，需要考虑多方面的因素。

首先，要充分地了解超高层建筑的结构特点和风动力学特性。

超高层建筑的结构比较复杂，一般由钢结构和混凝土结构组成。

其风动力学特性则受到结构形态和风洞效应的影响。

因此，在进行风振响应分析时，需要综合考虑这些因素，并建立准确的数学模型。

此外，对于超高层建筑的风振响应抑制技术研究，还需考虑经济性和可行性。

抑制技术的实施会增加工程的投资成本，因此，需要权衡抑制效果与成本。

同时，超高层建筑已经建成，抑制技术的实施需要考虑施工的可行性和结构的可操作性。

因此，在研究过程中还需要充分考虑这些实际问题，并提出合理的解决方案。

总结而言，超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究是一个复杂且具有挑战性的课题。

CAARC高层建筑标准模型层风荷载谱数学模型研究

式中 "= 为斯脱落哈数， M ! % M 为两层测点层的距离。由表 ! 可见本文试验中在 B、& 两类地貌下的 "= 的数值 !"!
（即表中的 !>）大致为 F- F)" 和 F- !F=。图 ’ 为模型顶部的 (、 ) 两层间的实测相干函数与采用以上近似计算公式计算的结果的比较。由图中可见，实测相干函数与近似公式计算结果吻合良好。
层风荷载谱分析将标准模型各层测点测得的瞬态风压值沿边界积 !!"
!"#
向层风荷载谱的谱峰横坐标和纵34;= ； #、$、!、" 均为待定系数。本文编写了多点拟合程序，对 )**+) 标准模型在 B、 & 两类地貌的试验结果分别采用上述表达式进行拟合，得出的拟合结果见表 !。
徐安，谢壮宁，葛建斌，倪振华
（汕头大学土木工程系，广东汕头 5!5;>B）
摘要 C 用风洞试验方法在 +、 D 两种地貌下研究了 E<<FE 高层建筑标准模型在不同高度处的顺风向和横风向风荷载的功率谱特性和相干特性。结果显示：不同高度的无因次风荷载功率谱密度具有较好的一致性；在顺风向，不同高度风荷载间的相干特性显示出指数式的衰减规律；在横风向，风荷载在漩涡脱落频率附近有很强的相关性，相干函数值接近于 ! 。根据风荷载沿结构高度变化的特征，进一步采用拟合方法确定了各层风荷载的功率谱密度和层间荷载相干函数的经验公式，建立了层风荷载谱数学模型，并给出了以此为基础计算标准模型风振响应的计算流程。将按照本文模型计算得到的广义力功率谱与高频底座力天平试验的结果作比较，结果吻合较好，证明了本文所提出模型的正确性。关键词C 高层建筑；风洞试验；风荷载；功率谱密度；相干函数中图分类号：GH?IB8 4!B 文献标识码： <

超高层建筑在脉动风致响应下数值模拟研究

顺风向的风可分为平均风和脉动风，种风的作用特两性截然不同：均风可作为静力看待，平因而在平均风作用下结构效应可利用静力分析得到；脉动风作用是
动力性质的，要按随机振动理论进行结构动力分需
中图分类号ｉＴＵ２１８ＴＵ３８２４．；９．文献标识码ｌＡ文章编号ｌ６３５８（０１０—５７０１７ —７１２１）５０７ —３
０引
言
包括顺风向、横风向和垂直向的湍流。由于垂直向的
湍流数值很小，结构影响可以忽略不计，对且横风向
《工程与建设》２ｌ年第２卷第５Ｏ１５期５７７
（）风向脉动风速谱。目前国际上有很多种３顺
方差是随高度的增加而增加的，动系数减小只表明脉脉动风压在整个风压中的比例是沿高度减小的。
风速谱，基本分为沿高度不变和沿高度变化的脉动风速谱。沿高度不变的脉动风速谱有Ｄａｅｐｒ风ｖｎｏｔ速谱、ｒｉ风速谱等；高度变化的脉动风速谱有Ｈａｒｓ沿Ｋｍａ速谱、ｉｕ风速谱和Ｈｉｏ风速谱等。其ａｎ风Ｓｍｉｎ
（）湍流强度。可定义为脉动风速的根方差与２平均风速之比，ｚ高度处的湍流强度为则
Ｉ）（一（）ｖｚ／（）（）１

超高层建筑结构 benchmark 模型及其地震反应分析

超高层建筑结构 benchmark 模型及其地震反应分析吕西林;姜淳;蒋欢军【摘要】参照上海中心，根据设定的性能目标设计了一个超高层建筑结构的benchmark 模型用于超高层建筑结构抗震研究。

该结构总高度为606．1 m，抗震设防烈度为7度，场地类别为 IV 类，设计分组为第一组。

该结构采用巨型框架－核心筒－伸臂桁架钢－混凝土混合结构体系，8道环带桁架将结构分为9个区，环带桁架与型钢混凝土巨柱共同构成了巨型框架结构体系，并通过6道伸臂桁架与核心筒相连，共同承受水平荷载。

利用 PERFORM－3D 软件建立了结构的非线性数值计算模型，对结构进行了弹塑性地震反应分析，验证了结构的抗震性能。

计算结果表明，满足现行设计规范的该超高层结构在大震作用下具有较大的安全余量。

%This paper proposes a benchmark model of mega-tall buildings for investigating the seismic performance.The structure is designed based on the prototype of Shanghai Tower with the specific seismic performance objective.The total height of the structure is 606.1 m,with the seismic fortification of intensity of 7.The soil type is IV,and the seismic design class is the 1st class.The mega frame-core tube with outriggers steel-concrete composite structure system is adopped.The structure is divided into 9 zones by 8 belted trusses which form the mega frame system together with SRC mega-columns.The mega frame is connected to the core tube with 6 outrigger trusses,resisting the lateral load together.The elasto-plastic analysis of the model is conducted to validate the seismic performance by using PERFORM-3D software.The result shows that thestructure which meets the requirements of the current design code has a considerable safety margin under severe earthquakes.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】8页(P100-107)【关键词】超高层建筑;Benchmark 模型;抗震性能;数值模拟【作者】吕西林;姜淳;蒋欢军【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092;同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092;同济大学结构工程与防灾研究所，上海 200092【正文语种】中文Abstract This paper proposes a benchmark model of mega-tall buildings for investigating the seismic performance．The structure is designed based on the prototype of Shanghai Tower with the specific seismic performance objective．The total height of the structure is 606．1 m，with the seismic fortification of intensity of 7．The soil type is IV，and the seismic design class is the 1st class．The mega frame-core tube with outriggers steel-concrete composite structure system is adopped．The structure is divided into 9 zones by 8 belted trusses which form the mega frame system together with SRC mega-columns．The mega frame is connected to the core tube with 6 outrigger trusses，resisting the lateral load together．The elasto-plastic analysis of the model is conducted tovalidate the seismic performance by using PERFORM-3D software．The result shows that the structure which meets the requirements of the current design code has a considerable safety margin under severe earthquakes．Keywords mega-tall building，benchmark model，seismic performance，numerical simulation随着我国经济的快速发展，超高层建筑结构普遍出现在我国的各大城市，超高层结构的抗震问题也成了学术界研究的一个热点。

关于超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用项目

关于“超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用”项目申请2019年高等学校科学技术进步奖的公示材料附件1：项目简介项目名称超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用推荐单位华南理工大学主要完成单位华南理工大学、广州大学、汕头大学项目简介本项目围绕超高层建筑风效应研究和抗风设计的重大理论和技术需求，在多项国家自然科学基金项目的支持下，针对超高层建筑风效应评估与风效应控制的关键理论和技术问题开展攻关，在超高层建筑结构风效应的现场实测研究、超高层建筑风洞试验与风振分析的新技术和新方法、群体超高层建筑的风干扰效应以及超高层建筑的风效应控制四个方面取得了创新性突破：1.建立了我国华南地区标志性超高层建筑风效应的远程多点同步实测基地，历时十余年，积累了大量台风风场和结构风致振动的第一手观测数据，验证了一些重大工程的前期风洞试验结果，提出了新的风场模型和结构动力参数识别方法，获得了一系列新结果并用于指导超高层建筑的抗风设计。

2.发展了超高层建筑风洞试验和风振分析的新技术、新方法。

通过大量工况的风场调试深入研究并发展了大气边界层风场被动模拟技术手段；提出了与完全二次型相关法（CQC）具有相同精度的大型复杂结构风振响应的快速算法——谐波激励法（HEM），并在此基础上提出了计算超高层建筑等效静风荷载的扩展荷载响应相关法（ELRC）；发明了高频底座测力天平（HFFB）的动力校准方法，在此基础上建立了基于HFFB技术的超高层建筑三维耦合振动响应和等效静风荷载计算方法。

3.开展了迄今为止国际上规模最大的群体超高层建筑风干扰效应风洞试验研究。

首次开展了对三个建筑物间风干扰效应的系统性研究，提出描述建筑物间干扰效应分布规律的有效定量表示方法，深入研究两栋和三栋超高层建筑间的风致荷载、风致舒适性、建筑表面风压的变化规律。

提出了一些可供实际工程应用的建议条款，被国家及广东省建筑结构荷载规范所引用。

4.从超高层建筑的气动抗风方法和结构抗风优化设计两方面出发，深入研究了超高层建筑风效应的控制技术。

矩形超高层建筑横风向脉动风力,Ⅱ：数学模型

ｌ
０６．７
差系数、功率谱和相关系数进行拟合，得到以风场和厚宽比为基本变量的闭合公式。限于篇幅，文不给出本
风洞试验过程，简要给出公式拟合的方法。风洞试仅
｛．６— ．１＋（０６７＋．４ｏ）＋（．５１００３ａ一．７０２８Ｏ￣／０１５一
数的数据量较大，以厚宽比和风场类型为基本变量，又
文献［］６对数个矩形建筑模型进行了同步测压风洞试
验，拟合得到了横风向风力功率谱的公式。但文献［］６的测压试验仅在我国建筑结构荷载规范ＧＪＢ９—８７定
基金项目：国家自然科学基金委创新研究群体科学基金（０２０２、５６１６）国
家自然科学基金重大研究计划重点项目（０１００、家自然科学９７５４）国
一
摘要：系列文章的第一部分总结了矩形截面高层建筑横风向脉动风力的基本特征。在此基础上，采用非线性最
小二乘法，以风场类型及厚宽比为基本变量，对横风向脉动风力根方差系数、向相关系数以及功率谱密度进行拟合，竖得
到横风向脉动风力的闭合求解公式。最后通过与试验结果的比较，证了这些公式的精度。运用这些公式，较为方便验可地计算矩形截面高层建筑的横风向脉动风力。关键词：矩形超高层建筑；洞试验；风向风力；学模型风横数

方形高层建筑风压脉动非高斯特性分析

ａｓｉｅｉｅｍａｒＡａｔｈｎｐｅｓｔｅａｎａｏｈｒａｈ及其概率密度函数图给出了高层建筑风压脉动非高斯特性Ｇｕｓｎｒｇｏｓｒｊ．ｓｔｅｅｔｃｍｅｔａｐｎ，ｈ
ｎｇｔｖｋｗｎｓｌｉｃｅｓｎ１ｈｕｔｓｓｗｉｅｒａｅｅａｉｅｓｅｅｓｗｉｎｒａｅａ（ｔｅｋｒｏｉ１ｌｄｃｅｓ１ｉｈｅｔｃｍｅｔｚｎｓａｅｕｔｎｎＧａｓｉｎｚｎｓｎｔｅｒａｔｈｎｏｅ，ｓａｒｓｌ，ｏ — ｕｓａｏｅａ
布．如果仍按照高斯分布的假定来计算围护结构表面的风压将会得到偏低的结果，对围护结构是不这安全的．目前，仅有较少的研究涉及高层建筑风压的非高斯特性．ｅｅｋ等ｕ指出来流直接撞击到结构Ｐｔｒａ］
Ｊ１０２ｕ．２１
文章编号：２３３４２１）７０７ —６０５ —７Ｘ（０２０ —９１０
方形高层建筑风压脉动非高斯特性：分析
韩宁，顾明
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，海２０９）上００２
和非高斯分布并不总是正确，ｏＥ实在高层建筑Ｌｕ证
ＡｂｔａｔＴｈｎｎＧａｓｉｎｅｔｒｓｆｌｃｕｔｇｓｒｃ：ｅｏ — ｕｓａｆａｕｅｏｆｕｔａｉｗｉｄｎｎ

高层建筑脉动风压的非高斯峰值因子方法

高层建筑脉动风压的非高斯峰值因子方法林巍;楼文娟;申屠团兵;黄铭枫【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》【年(卷),期】2012(046)004【摘要】为了更好地确定建筑表面的设计极值风压,以具有“靴型”造型的复杂超高层建筑为例,研究非高斯峰值因子的计算方法.在风洞试验的基础上对各风向角下的风压系数时程数据进行三阶、四阶矩统计量分析,研究该复杂超高层建筑表面风压的非高斯分布特性.分别通过基于零穿越率的峰值因子法、改进峰值因子法、Sadek-Simiu法和改进Gumbel法对各风向角下风压数据的峰值因子进行估计,并在改进峰值因子法的基础上提出偏度非高斯峰值因子法.对各种方法的适用性及计算结果进行对比分析表明,改进峰值因子法在峰度小于3的情况下不适用;偏度非高斯峰值因子法与Sadek-Simiu法相比,两者的计算结果十分吻合.【总页数】7页(P691-697)【作者】林巍;楼文娟;申屠团兵;黄铭枫【作者单位】浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310058;浙江大学建筑设计研究院,浙江杭州,310027;浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310058;中国美术学院风景建筑设计研究院,浙江,杭州,310006;浙江大学,结构工程研究所,浙江,杭州,310058【正文语种】中文【中图分类】TU411;TU472.5【相关文献】1.超高层建筑脉动风压的非高斯特性 [J], 楼文娟;李进晓;沈国辉;黄铭枫2.屋盖结构脉动风压非高斯特性分析的极限流线方法 [J], 孙旭峰;Bitsuamlak G T;胡超3.单轴对称L型截面高层建筑脉动风压非高斯特性研究 [J], 李毅;王地灵;李秋胜;李永贵;;;;4.超高层建筑横风向风致响应的非高斯性及峰值因子研究 [J], 全涌;侯方超;顾明5.复杂曲面屋盖脉动风压的非高斯特性及峰值因子研究 [J], 杨雄伟;周强;李明水;王沛源因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

某超高层建筑的脉动风荷载模拟及风振分析

维普资讯
第３４卷第２２期２００８年８月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＩ￣＇ＵＲＥ
Ｖｌ．４Ｎｏ２０３．２１
Ａｕ．２０ｇ０８
・６・７
文章编号：０９６２（０８２ —０７０１０ —８５２０）２０６ —２
计算量小，而且模拟的结果也比较吻合。型＿来模拟出结构的２条脉动风荷载时程样本。该方法基于自２Ｊ８效率高，考虑到实际风的时间相关性，采用时间序列分析中的自回归然风特性，考虑结构不同高度的空间相关性，能模拟出同时具有
考虑结构不同高度周期，对风荷载的静力和动力作用都很敏感，尤其是脉动风荷载征的平稳随机过程。本设计基于自然风特性，
采Ｒ模型模拟具有随机性、间相关性、间时空作用… 。文中根据建筑所在地的风荷载参数，于Ｄｖｎｏｔ基ａｅｐｒ脉的空间相关性，用Ａ直接在Ｍａｌｔｂ中编程实现快速模拟。该方法ａ动风速功率谱，采用现在广泛流行的线性滤波法中Ａ自回归模相关性的风速时程，Ｒ
一Ｈ：（）２
１脉动风荷载模拟
１１脉动风的基本特性．
文中主要考虑结构舒适度性能，重现期定为十年一遇【重引，
其中，Ｐ阶自回归过程， “为表示为ＡＰ）即过程当前时Ｒ（，
刻的值与其前Ｐ个时刻的值线性相关；为自回归系数；ｔＯｔｅ为纯随机过程。由上式，：有

高层建筑风振计算的虚拟激励法

高层建筑风振计算的虚拟激励法
金虎
【期刊名称】《福建建筑》
【年(卷),期】2012(000)008
【摘要】对传统的虚拟激励方法进行改进,以某高层建筑为工程背景,以风洞试验数据为基础,进行高层建筑风振响应计算,并与模态叠加法的计算结果进行比较分析,结果表明改进的虚拟激励法应用于高层建筑的风振分析,计算精度满足要求。

【总页数】4页(P24-27)
【作者】金虎
【作者单位】华润新鸿基房地产（杭州）有限公司,浙江杭州310020
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.32
【相关文献】
1.计入风重耦合效应超高层建筑风振响应计算方法 [J], 楼文娟;钟振宇
2.带有楼顶钢塔的超高层建筑理论计算的风振响应研究 [J], 赵雅丽
3.浅论高层建筑风振响应计算 [J], 韦迪森
4.高层建筑简化振型及在结构风振计算中的应用 [J], 王国砚;张福寿
5.框剪结构简化振型及在高层建筑风振计算中的应用 [J], 张福寿; 王国砚
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强风作用下超高层建筑风环境的数值模拟研究

ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｈｅｔＥｘｔｒａ・ｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇ ’ Ｓｗｉｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．ＩｔｂａｓｅｄｏｎＦｉｎｉｔｅＶｏｌｕｍｅＭｅｔｈｏｄ（ＦＶＭ），
第２７卷第１期２０１３年２月
制冷与空调
ＲｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎａｎｄＡｉｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ
、，０１．２７ＮＯ．１
Ｆｅｂ．２０１３．８６～８９
文献标识码Ａ
ＴｈｅＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＥｘｔｒａ — ｈｉｇｈＢｕｉｌｄｉｎｇＷｉｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｅＳｔｒｏｎｇＷｉｎｄＦｏｒｃｅ
０引言
超高层建筑作为城市现代经济社会发展的主流方向，是经济发展的标志，在城市节约用地、提升城市形象等多个方面起着举足轻重的作用。在我国沿海地区，风力较高并且多为经济较发达的城市，城市的建筑物密度日益加大，超高层建筑的群聚现象曰益明显。风作为一种气候要素，对建筑物尤其是超高层建筑，有着双重的作用，既能使建筑物充分利用风能，也能使建筑物受到强风等风灾的
风场进行了数值模拟研究。主要采用有限容积法，使用计算流体力学软件，分析得到了不同类型建筑物周围的风场和风荷载的分布情况，对于超高层建筑的建筑结构设计以及节能设计提供了理

超高层建筑横风向风致响应的非高斯性及峰值因子研究

第39卷第17期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.39 No. 17 2020超高层建筑横风向风致响应的非高斯性及峰值因子研究全涌，侯方超，顾明(同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092)摘要：基于单自由度气动弹性模型风洞试验，分析了超高层建筑横风向响应的非高斯性。

通过归一化概率密度分布图直观地对比了不同风速，不同风场，不同斯科顿数和正下游干扰建筑对超高层建筑横风向加速度响应非高斯性的影响。

通过对比多样本峰值因子观测值，对几种峰值因子取值方法的适用性进行了评估。

分析了来流风速、风场、斯科顿数和下游建筑对风致响应峰值因子的影响。

结果表明：在低湍流度下，来流接近涡激共振风速时，风致响应会出现显著的非高斯性;风场和干扰位置对风致响应非高斯性有着明显的影响;D a in p o t法在涡激共振风速和部分高折减风速时过分高估了峰值因子实际值，建筑结构荷载规范给定的峰值因子通常低估了峰值因子实际值，子段极值统计法可以较精确地给出峰值因子。

关键词#超高层建筑；横风向响应；非高斯性；峰值因子；干扰效应中图分类号：TU973.213 文献标志码： A DOI ： 10.13465/j. cnki. jvs. 2020. 17. 023S t u d y o n t h e n o n-(i a K s i^n characteristic a n d p e a k f a c t o r o f(c r o s s-w i n d r e s p o n s e f or s u p e r h i gh-rise b u i l d i n g sQUAN Yong，HOU Fangchao，GU Ming(State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering，Tongji University，Shanghai Abstract:B ased on the wind tunnel tests of the single-degree-of-freedom aeroelastic m o d el，the non-G aussian behavior of across-w ind resj^onse of a su per tall building w as analyzed. The effects of diffe Scruton num bers and interference positions on the non-G aussian features of across-w ind acceleration resjDonses of tlie super high-rise building were studied by the norm alized probability density distribution. The applicability of several m ethods determ ining peak factor w as evaluated by com paring it witli the observed value from m ulti-sam ple extrem e values. The effects of wind s p e e d，wind fie ld，Scruton num ber and downstream interference building on the p eak factor of wind- induced response were investigated. The results in dicate that the w ind-induced respon se shows significant non-G aussianch aracteristics when the upcom ing flow approach es the vortex-induced resonance wind speed in the wind field and interference sp acin g have notable in fluen ces on the non-G aussian ch aracteristics of the w ind-inducedre sp o n se s;the Davenport method overestim ates the p eak factors in the vortex-induced-resonance region and som e high reduced wind s p e e d s;the actual peak factors are u su^ly underestim ated by C hinese Load c o d e;the sub-section extrem e-value statistical m etiiod can estim ate the peak factors more accurately.K e y w o r d s：super high-rise b u ild in g；across-w ind resj^onse;n o n-G au ssian；peak fac to r；interference effects高层建筑的风振响应峰值是工程应用中大家普遍关心的内容。

劲风区超高层建筑动力响应的数值试验研究

（１）
载荷的概念，但当时对风压了解不多，并没有得到人们重视。进入２０世纪后期，计算机和计算手段快速发展，计算结构力学、有限元分析技术和理论也随之发展，推动
了风振理论研究，促进了风场的数值模拟和风洞实验的数值仿真技术的发展Ｉ４。Ａ．Ｇ．ＤａｖｅｎＰｏｒｔ提出并建立了顺风向脉
有限元分析软件ＡＮＳＹＳ的发展从ｌ９７１四节点三维弹性板壳单元ｓＨＥＬＬ６３）两
其中，ＢＥＡＭ４每个节点有六个自由度，系统总结了用频域理论进行紊流响应分析年的２．Ｏ版本至今为止已有３０余年，作为商种。的方法。尤其Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ教授，在这一领业套装的工程软件，被很多领域所应用，如可以承受单向的拉伸、压缩、扭转和弯曲。ＨＥＬＬ６３每个节点有六个自由度。基于结域做出了巨大的成就。Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ建立起电机、土木、机械、电子及航空等领域。有限Ｓ风荷载计算的基本框架后，很多研究者又元方法是将连续体离散化的一种近似计算构静力和动力分析的不同理论，分别建立结
关键词：劲风荷裁高层建筑动力响应有限元数值试验中图分类号：ＴＵ９７３．２１３文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１３）０２（ｂ）－００２６－０３

方形截面高层建筑风致振动特性的数值模拟

方形截面高层建筑风致振动特性的数值模拟作者：卢姗姗张志富陈文礼来源：《振动工程学报》2021年第05期摘要：以寬高比1∶6的方形截面高层结构为研究对象，利用计算流体软件FLUENT，基于雷诺应力模型RSM求解不可压缩黏性流体的Navier⁃Stoke方程，结构的振动响应通过Newmark⁃β方法（通过用户自定义函数UDF与软件连接）求解，以此来研究该结构的风致振动特性，同时获得刚性静止模型与气动弹性模型在均匀风速流场与不同指数率风剖面下的绕流场规律。

数值模拟结果表明：高层建筑结构存在着明显的涡激振动风速锁定现象，振动位移和锁定区宽度与风洞试验结果接近;在风剖面流场作用下，位移响应的变化规律与流场的平均风速有关，当平均风速接近锁定区域时，结构的位移响应最大;随着梯度风速的增加，结构分别呈现1阶和2阶风致涡激振动。

高层建筑结构绕流场具有显著的三维特征，沿着高层建筑高度的方向，旋涡发展是不平衡的，越接近结构底部的绕流场，呈非对称性的旋涡脱落，而越靠近顶部的尾流场，呈对称性的旋涡脱落，且其递变的规律与流场速度分布有关。

关键词：高层建筑; 涡激振动; 流固耦合; 数值模拟; 绕流场中图分类号： TU973.2+13; TU352.1 文献标志码：文章编号： 1004-4523（2021）05-0911-11DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2021.05.004引言随着工业技术的不断发展，越来越多的高层建筑乃至超高层建筑迅速涌现。

高层建筑作为一种高度高，刚度小的细长型结构，在大多数时候，风荷载是它的控制荷载。

在高层建筑的发展过程中，伴随着高强轻质材料的广泛运用和新型结构体系的出现，现代城市的建筑高度越来越高，阻尼比越来越小，高层建筑更轻更柔，使其固有频率越来越接近自然风的卓越频率，对风荷载的敏感性越来越强。

引起高层建筑的风致振动响应主要包括来流风脉动引起的抖振和旋涡脱落引起的涡振。

高层建筑风激励振动控制Benchmark问题研究

高层建筑风激励振动控制Benchmark问题研究
余香林;余友熙
【期刊名称】《福建建筑》
【年(卷),期】2011(000)003
【摘要】从历届的国际结构控制大会中可以看出,高层建筑风激励振动控制问题一直是结构工程师致力讨论和研究的重点课题.本文通过对风激励高层建筑模型进行自由度缩减和降阶处理,得到大大简化的评估模型.运用不同的控制方法和控制策略对基准问题高层建筑在脉动风荷载作用下的位移、速度和加速度响应量进行分析,提出基于随机分析的均方根响应和基于确定性分析的峰值响应两种性能指标.对控制策略施加设计约束条件,并合理设计采样控制器以比较无控结构、TMD控制结构和LQG控制结构在相同风激励作用下的均方根响应和峰值响应.最后评价和比较各种不同控制策略的性能指标和优化效果,以达到最优控制的目的.
【总页数】4页(P63-66)
【作者】余香林;余友熙
【作者单位】厦门大学建筑与土木工程学院,福建厦门,361005;厦门大学建筑与土木工程学院,福建厦门,361005
【正文语种】中文
【中图分类】TU973+.3
【相关文献】
1.超高层建筑结构 benchmark 模型及其地震反应分析 [J], 吕西林;姜淳;蒋欢军
2.斜拉桥地震响应振动控制Benchmark问题研究 [J], 王建国;李雪峰
3.顺风激励下高层建筑多重调谐质量阻尼器振动控制的参数研究 [J], 李春祥
4.地震激励下斜拉桥振动控制 Benchmark 模型研究 [J], 何敏;陈成;施乐;王建国;陈亮
5.高层建筑抗风概念设计及振动控制概述 [J], 杨炜
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高层建筑风载的数值模拟

高层建筑风载的数值模拟
苏铭德;唐革风
【期刊名称】《空气动力学学报》
【年(卷),期】1996(014)004
【摘要】本文对高层基不同风向下的流场进行模拟，并将所得的结果与ＣＡＡＲＣ的标准模型实验进行比较，这些比较表明，ＮＳＴＲ程序包是对建筑物的风载进行预测的有效工具。

【总页数】7页(P436-442)
【作者】苏铭德;唐革风
【作者单位】清华大学;清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.213
【相关文献】
1.基于风洞试验的超高层建筑风载研究 [J], 关立军
2.高层建筑外观形体比例对风载作用结构横向振动的影响 [J], 陈青长;刘金圣
3.超高层建筑施工期风载变形的实时动态监测方法与应用 [J], 郁雯;郁杰;熊春宝
4.风载对高层建筑外保温的破坏分析及加固改进 [J], 胡博;高艳伟;梁柱
5.超高层建筑风载变形监测与误差消减措施 [J], 郁雯;刘杰;郭卫彤
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行波效应对双塔楼结构抗震设计的影响

行波效应对双塔楼结构抗震设计的影响楼梦麟;张喜【摘要】Taking Beijing LG Building as an example, the effect of multi - dimensional travelling wave excitation on seismic design value of twin-towers structures is discussed. First, the static response of the . Structure is analyzed and then combined with the seismic response of the structure under the uniform excitation to obtain the seismic design values of the structure. Second,the seismic response analysis of the structure under travelling wave excitation is carried out and then combined with its static response to obtain the seismic design value of the structure under the travelling wave excitation. The influence of the different types of seismic excitations on the seismic design value of the structure is analyzed by comparing the difference of the seismic design values obtained from two types of seismic excitations.%以北京LG大厦为例,讨论了双塔结构多维地震动的行波激励效应对结构抗震设计值的影响.首先进行了结构静力荷载作用下的反应分析,并与结构在一致激励下的地震反应相组合,得到一致地震作用下结构抗震设计值；然后进行结构行波输入下的地震反应分析,将其与静力反应组合得到行波地震激励下结构抗震设计值.考察在一致输入和行波输入下得出的抗震设计值之间的差异,分析了不同的地震激励方式对结构抗震设计值的影响.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2011(027)003【总页数】8页(P67-74)【关键词】双塔楼结构;多维地震;一致激励;行波激励;时程分析;抗震设计【作者】楼梦麟;张喜【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文1 引言双塔建筑的两个塔楼之间的跨度很大(一般在数十米至百米以上)，且其底部连接底盘的刚度相当大，可以协调两个塔楼部分的变形，所以，在地震作用下，这类结构同时拥有高层与大跨度结构的受力特性[1－3]。

超高层建筑结构风致振动的动力参数敏感性研究

超高层建筑结构风致振动的动力参数敏感性研究徐安;石碧青;赵若红;张志华【摘要】以广州珠江城为例,分析了超高层建筑结构风致振动对于阻尼比和峰值因子取值的敏感性.结果表明:一方面,结构的顶部加速度响应及基底倾覆弯矩响应均随阻尼比的增长呈负指数衰减规律,极端情况下,阻尼比取0.01的加速度响应计算结果比阻尼比取0.04的工况大100%以上;另一方面,由横风向涡激振动引起的基底倾覆弯矩响应对阻尼比的敏感性远大于由顺风向湍流引起的基底倾覆弯矩响应.分析认为:这是由于顺风向湍流引起的基底倾覆弯矩响应很大一部分由平均风荷载贡献,而该部分在计算过程中是按照静力荷载施加在结构上的,不受阻尼比取值的影响.在不利风向角工况下,峰值因子取值在2.5～3.5的范围内变化时,加速度响应及基底倾覆弯矩的变化幅度基本在20%以内.【期刊名称】《广州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(010)001【总页数】6页(P54-59)【关键词】高层建筑;风洞试验;动力参数;随机振动【作者】徐安;石碧青;赵若红;张志华【作者单位】广州大学广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006;汕头大学土木工程系,广东,汕头,515063;广州大学广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006;广州大学广州大学-淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】TU973.32;TU317.2风荷载是超高层建筑结构水平控制荷载之一.在进行结构设计前，通常需要进行风洞测压试验获取作用在结构上的脉动风荷载，进一步结合结构有限元模态分析所得到的动力参数进行风振响应计算.显然，结构的响应是由风荷载和结构动力参数共同决定的［1－3］.风荷载一般取决于风环境及结构外形，如果忽略风场与建筑物的流固耦合效应，在建筑设计方案确定后，风荷载就已确定.结构动力参数则包括结构的固有频率、振型和阻尼比.其中固有频率和振型一般直接采用有限元模型的模态分析结果，阻尼比的取值成为风振响应分析中动力参数取值的关键问题［4］. 一般而言，在结构风致响应计算过程中都采用常阻尼比假设，对于不同的实际项目，取值区间大致在0.01 ～0.04 之间［5－6］.实际采用的取值只能根据建筑物高度、主要结构形式、整体刚度等要素采用经验估计的方式来确定.而不同的取值对结构响应计算结果则存在一定影响，因而在结构设计时，对阻尼比取值的确定常需要经过反复讨论.此外，峰值因子的取值对结构响应计算结果也有着一定影响.峰值因子实际上只是结构响应计算参数而非动力参数，但其取值一般采用经验方式取2.5～3.5之间的某个常数，或者是按照 Davenport一次穿越理论自动计算峰值因子［7］.因而峰值因子的取值方式在一定程度上类似于阻尼比的取值，即根据经验确定，不同的风工程研究人员取值不一定完全一致，这或许将导致计算结果的差异［8］.以广州珠江新城CBD区域的标志性建筑珠江城为工程案例，研究了高层建筑风振响应的2个主要参考量:结构顶部加速度及基底倾覆弯矩对于阻尼比和峰值因子取值的敏感性，所得结果可供其他类似结构风振响应分析参考.珠江城项目地下5层，地上71层，±0.000 m以上，总高度309.6 m.外围由周边钢柱和钢梁组成，内部为钢筋混凝土核心筒.第23～27层和第49～53层在核心筒东西两侧安装风力发电机，由于这个独特的设计，整个结构的传力在这2个部位发生了一定的改变.位于第23～27和第49～53层的外伸及带状桁架，把外围周边4根大柱与内部钢筋混凝土巨型核心筒剪力墙系统，以及由端部斜支撑连接起来的组合钢柱相连接，共同组成了整体结构的主要抗侧力系统，抵抗水平风载及水平地震作用，其中外伸桁架在水平荷载的传递方面扮演了重要角色.珠江城外观效果如图1所示.本项目的模态参数采用结构设计单位所提供的结果，前3阶自振周期分别为6.855 s、5.522 s和3.875 s.下文将对峰值加速度、基底弯矩响应2个重要指标对应于不同阻尼比及峰值因子取值所得到的计算结果进行比较分析.本项目的风洞试验及风振响应计算采用图2所示的坐标系，风向角以X轴为方向顺时针转动.测压模型用有机玻璃材料制成，模型的几何缩尺比为1∶400.根据建筑的体型和试验要求，在模型表面布置了15个测点层共367个测压点.地貌类型按C类考虑，地貌指数为0.22，试验以36个风向角在湍流边界层来流条件中进行，如图3所示.风洞试验采样频率312.5 Hz，采样帧数为20 480.由于峰值因子取值对计算结果有较为直接的影响，此处考察2种峰值因子取值的工况.图4为峰值因子取g=2.5时，对应不同的结构自振周期的顶部最大峰值加速度随阻尼比的变化曲线，其中，T0表示设计院提供的结构自振周期工况;1.1表示将结构各阶自振周期放大1.1倍的工况，其余类推.峰值基底弯矩分50 a和100 a重现期2种情况，由于结构特征的缘故，珠江城基本是受Mx(绕X轴的基底弯矩)控制的.根据不同参数的各种风向角试验结果，发现Mx的最大值出现在180度和280度风向角，前者本质是横风向的涡激振动效应，后者则是顺风向湍流引起的.图5～6给出这2个风向角的分析结果.由图4可见，结构顶部加速度响应随阻尼比的增加而单调递减，衰减规律接近于负指数函数.实际上，在超高层建筑风振分析的实际工程应用中，关于阻尼比的取值存在一定争议，超高层建筑物阻尼比受到主体结构，填充墙等非结构构件以及装饰装修等因素的影响，其合理取值在建筑物尚未建成之前是难以确定的.部分超高层建筑在进行风振响应分析时，其阻尼比取为0.04，根据上述研究结果，如果其实际阻尼比为0.01，则其实际加速度响应将比采用0.04阻尼比计算结果大100%以上.图5～6显示了180度和280度风向角下基底倾覆弯矩对于阻尼比的敏感性.如前所述，180度风向角下的倾覆弯矩Mx主要是由横风向涡激振动引起的，而280度风向角下的倾覆弯矩Mx主要是由顺风向湍流引起的.结果显示，它们对于阻尼比的敏感性是不同的.在180度风向角下，阻尼比取0.04时所得到的倾覆弯矩Mx 比阻尼比取0.01时下降了接近50%，而在280度风向角工况下，阻尼比取0.04时所得到的倾覆弯矩My比阻尼比取0.01时下降了约20%.这说明，横风向涡激振动引起的倾覆弯矩对于阻尼比的敏感性远大于顺风向湍流.上述分析中，峰值因子均取2.5，在实际工程中也有采用Davenport一次穿越理论确定峰值因子的案例.随机荷载或响应x(t)的峰值或等效值通常采用下式计算: 其中和σx分别为均值和均方根值;g为峰值因子，可用Davenport基于一次穿越理论提出的表达式估算:其中，v是平均循环比率;T为观察时间，可视为基本风压的取值时距即10 min，平均循环比率v取决于荷载的功率谱S(n)，其关系为其中，n是脉动频率，视不同结构和风速;g值的范围可能会在3.0～3.5之间.按上述公式自动计算峰值因子g时，不同自振周期工况结构顶部最大峰值加速度随阻尼比的变化曲线，见图7.由图7～9可见，在取峰值因子按式(1)～(3)计算时，结构顶部加速度响应和基底弯矩响应随阻尼比的变化规律与峰值因子取2.5时类似，但由于按式(1)～(3)计算的峰值因子比2.5大，因此得到的加速度响应和基底倾覆弯矩响应值也就更大.峰值因子是风振响应分析中除结构阻尼比外另一个取值具有一定不确定性的量，下面考察不同峰值因子取值对结构风振响应的影响.共计算了4种峰值因子取值情况的顶部加速度响应和基底弯矩响应，即 g=2.5，3.0，3.5 和用式(1) ～ (3)自动计算g值.图10列出了对于不同峰值因子取值情况得到的顶部峰值加速度和基底峰值弯矩Mx随风向角的变化曲线，自振周期不作改变.由图10(a)、(b)可见，不论是何种峰值因子取值情况，结构顶部峰值加速度均没有超过有关规范的限定值.这表明在现有的结构参数下，舒适度可以满足要求.2.0%阻尼比和1.5%阻尼比2种工况下，对应于不同峰值因子取值，加速度响应随风向角变化的趋势是类似的.由图示可见，自动计算峰值因子的加速度响应结果基本处于峰值因子取3.0和3.5的对应的计算结果之间，而峰值因子取2.5的结果比自动计算结果小约20% ～30%.峰值因子取值对基底倾覆弯矩的影响与对加速度的影响是类似的.按照Davenport 一次穿越理论自动计算峰值因子所得到的弯矩响应结果处于峰值因子取3和3.5所得结果之间.图10、图11显示在加速度和倾覆弯矩最大的极限风向角下，不同的风致因子取值对计算结果的影响基本在20%以内.以珠江城为案例，进行了刚性模型多点同步测压风洞试验，采用不同的阻尼比和峰值因子取值计算了结构顶部加速度响应以及基底倾覆弯矩响应，得到了以下基本结论:①结构顶部加速度及基底倾覆弯矩均随着结构阻尼比的增大呈近似指数律衰减规律;②阻尼比取0.04时的顶部峰值加速度响应比取0.01时降低50%左右，这表明，顶部加速度响应的计算结果对阻尼比是比较敏感的;③横风向涡激振动引起的基底倾覆弯矩与顺风向湍流引起的涡激振动对于阻尼比取值的敏感性是不同的，前者对于阻尼比取值的敏感性远大于后者，分析认为，这是由于顺风向湍流引起的基底倾覆弯矩响应很大一部分由平均风荷载贡献，而该部分在计算过程中是按照静力荷载施加在结构上的，不受阻尼比取值的影响;④在通常的峰值因子取值范围内(g=2.5～3.5)，不利风向角下的顶部加速度响应及基底倾覆弯矩响应的计算结果相对误差在20%以内.一些学者对于超高层建筑结构风致振动现场实测的相关研究结果表明，其阻尼比并非常数，而是一个与振幅呈非线性关系的量，由于目前进行现场实测的案例仍然是非常有限的，关于阻尼比合理取值的问题仍有待深入研究.【相关文献】［1］ XIE Zhuang-ning，FANG Xiao-dan，NI Zheng-hua，et al.Study of wind effects of Guangzhou West Tower［J］.Journal of Building Structures，2009，30(1):107-114.(in Chinese)［2］ SHIBi-qing，XIE Zhuang-ning，NI Zheng-hua.Study of wind effects of Guangzhou West Tower using high-frequence-force balance method［J］.China Civil Engineering Journal，2008，41(2):42-48.(in Chinese)［3］ JIXue-pei，XIE Zhuang-ning，LIXiao-kang.An experimental study on the wind induced response and aerodynamic damping of Guangzhou West Tower［J］.China Civil Engineering Journal，2009，42(7):59-64.(in Chinese)［4］ WU JR，LIU P F，LIQ S.Effects of nonlinear damping and time constant on wind-induced responses of a 79-story tall building［J］.Computers ＆ Structures.2007，85:1014-1021.［5］ XU Y L，CHEN SW，ZHANG R C.Modal identification of DiWang Building under typhoon York using the Hilbert-Huang transform method［J］.The Structural Design of Tall and Special Building，2003(12):21-47.［6］ LIQ S，WU JR.Time-frequency analysis of wind characteristics and wind-induced responses of a super tall building during a typhoon［C］∥ Proceedings of the Sixth Asia-Pacific Conference on Wind Engineering，Seoul，2005:1321-1336.［7］ SOLARIG，PICARDO G.Probabilistic 3-D turbulence for gust buffeting of structures ［J］.Probabilistic Engineering Mechanics，2001(16):73-86.［8］ JEARY A P.Establishing non-linear damping characteristics of structures from non-stationary time-histories［J］.The Structural Engineer，1992，70:61-66.参考文献:［1］谢壮宁，方小丹，倪振华，等.广州西塔风效应研究［J］.建筑结构学报，2009，30(1):107-114.［2］石碧清，谢壮宁，倪振华.用高频底座力天平研究广州西塔的风效应［J］.土木工程学报，2008，41(2):42-48.［3］嵇学培，谢壮宁，李小康.广州西塔风致响应和气动阻尼特性的试验研究［J］.土木工程学报，2009，42(7):59-64.【责任编辑:刘少华】。

超高层建筑脉动风压的非高斯特性

（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎＺｈｅｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔａｎｚｈｏｕ３１００５８，Ｃｈｉｎａ）ｆｇｇ，ｊｇｙ，Ｈｇ
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