高层建筑屋顶广告牌风致响应分析

高层建筑屋顶广告牌风致响应分析

韩志惠;陆文强;顾明;谢壮宁

【摘要】基于刚性模型测压风洞试验数据，采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行了研究，并分析了单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响。结果显示，高层屋顶广告牌单边布置时面板受力最大，而三边布置广告牌时面板受力最小；面板中间位置的斜撑单元对风荷载最为敏感，靠近面板迎风侧的立柱单元内力响应相对较大，面板中心位置的横向单元内力响应最大；不同的广告牌布置方式下，各类单元的阵风响应因子差别都不超过0．1。而同一种广告牌布置方式下各类单元之间的阵风响应因子差别最大为0．3；建议计算高层屋顶广告牌等效静力风荷载时，可偏保守地将阵风响应因子统一取为1．6。%Based on rigid model wind tunnel tests,wind-induced responses of billboards on high-rise building roof were studied using the time history analysis method,and the influences of unilateral,adjacent bi-lateral,tri-lateral,and quadri-lateral billboard arrangements on the wind-induced responses were analyzed.The results showed that the wind loading on face panels is the maximum under unilateral arrangement,and the minimum under tri-lateral arrangement;the diagonal brace element at the middle position of face panels is most sensitive to wind loading.The internal force response of the vertical prop element near windward side of face panels is larger relatively,the internal force response of the lateral beam element at the middle position of face panels is the largest;under different billboard arrangements,the gust response factor differences of all kinds of elements are not more than 0.1 ,under the same billboard arrangement,their

maximum difference is 0.3;a conservative gust response factor of 1 .6 is suggested to calculate the equivalent static wind loads of billboards on high-rise building roof.

【期刊名称】《振动与冲击》

【年(卷),期】2017(036)003

【总页数】7页(P32-37,50)

【关键词】高层建筑屋顶广告牌;风洞试验;风荷载特性;风致响应;阵风响应因子【作者】韩志惠;陆文强;顾明;谢壮宁

【作者单位】上海市气象科学研究所，上海 200030; 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;同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广州 510640

【正文语种】中文

【中图分类】TU312.1

高层建筑屋顶广告牌作为附属式广告设施的主要形式之一，在向公众传递信息的同时，也带来了诸多安全隐患。作为典型的风敏感结构，高层建筑屋顶广告牌表面风压气动特性不仅与结构自身外形有关，还直接受到所依附结构外形及相邻广告牌的影响，现有规范已无法满足结构设计人员的需求。目前复杂结构气动力特性研究的主要方法有风洞试验和数值模拟两种方法。LETCHFORD[1]采用风洞试验方法研究了高宽比、离地高度、来流风向等参数对单面矩形平板(广告牌)表面气动力的影响。PAULOTTO等[2] 基于风洞试验研究了建筑群对框架式单面广告牌表面风荷

载的影响。宋芳芳[3]采用数值方法方法对独立式、依附式户外广告牌的风压系数进行了模拟，发现斜风向风荷载风压系数分布要比顺风向风荷载更为不利。但是尚无研究人员采用风洞试验方法对高层建筑屋顶广告牌进行专业研究。

此外研究人员对这一类广告牌的风振特性也存在争议。高层建筑屋顶广告牌通常刚度大，余永济[4]认为设计时可以不考虑风振效应的影响，而大多数工程设计人员则参考《建筑结构荷载规范》[5]对高层(高耸)结构风振效应的相关规定。而沈之容等[6] 则认为，在计算楼顶广告牌结构风振系数时，应取广告牌与下部房屋结构作为一个整体时的自振周期。显然，这些方法还值得商榷。

本文基于刚性模型测压风洞试验数据，采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行研究，并对比分析单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响，拟为高层建筑屋顶广告牌的抗风设计提供有参考意义的结论。屋顶广告牌结构型式主要是单面型式，附有广告的一面朝外，但是尺寸大小不一。宽度通常同建筑物宽度，而高度则需按照相关规范或规定设定，如上海市规定屋顶设置广告牌的高层建筑高度不得超过55 m，并且广告牌的高度不得超过5 m[7]。高层建筑多数是独栋结构，广告牌可绕建筑物屋顶四边设置，因此屋顶广告牌所受风荷载除了与结构自身外形有关外，还受到建筑物顶部外形的影响，而设置的多块广告牌之间也会互相产生干扰效应。为此，本文设定4种屋顶广

告牌组合形式，分别为单边、邻边、三边以及四边布置(见图1)，以面板1为主要研究对象来分析不同设置方式对广告牌风荷载特性及风致响应的影响。

本文假设高层建筑屋顶的每块广告牌都为独立结构，即设置的多块广告牌之间没有力的传递。高层建筑为长宽高分别为30 m×30 m×55 m的标准长方体，横截面为正方形。每块广告牌的结构型式及构件参数相同，取值主要参考了文献[6,8]。单块广告牌由面板和支撑体系组成，其中面板为30 m×5 m的矩形形状，表面覆盖0.6 mm铁皮，面板骨架构件均为角钢L50×4；支撑系统中斜撑杆采用圆形钢