矩形高层建筑结构横向风振反应的分析计算_侯艾波

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超高层建筑在正弦风荷载作用下的横向振动

随着社会经济以及建筑学的不断发展，高层建
第１０卷第ｌ期
２１０１年２月
江南大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆｉｎｎｎＵｎｖｒｉ（ｔｒｌｃｅｃｄｔｎｏｒａａｇａｉｅｓｔＮａｕａｉｎｅＥｉｏ）ｏＪｙＳｉ
Ｖ０．１Ｎ０１０．１
ｉｖｓｉａｅｎｅｔｇｔｄ．Ｔｈｏｄｒｓｕｄｔｅｏｉｅｆｒａｄｔｅｗｏｋｉｓｍｅｏｂｏｙｗｉｄ．ｅｌａｓａｅａｓｍｅｏｂｆｓｎｏｍｎｈｒｓａｓｕｄｔｅｄｎｅｂｎ
ｃ０ｄｉａｅａｅｓｌｅｒｍｈａｈｍａｉａｏｅ．Ｔｈｅｔｅｒｔｃａｅｕｌｓｓｏｔａｉｒｔｏｏｒｎｔｓｃｎｂｏｖｄｆｏｔｅｍｔｅｔｃｌｍｄ１ｈｏｅｉｌｒｓｔｈｗｈｔｖｂａｉｎ
Ｆ．ｅｂ２０１ｌ
超高层建筑在正弦风荷载作用下的横向振动
李成
（中国科学技术大学苏州研究院，国科学技术大学一港城市大学联合高等研究中心，苏中香江
苏州，１１３２５２）摘要：究了超高层建筑在变化的风荷载作用下的振动响应。风荷载假设为正弦变化的外力．研将
Ｔｈｅｖｒａｉｎｓｏｂｒｔｏｒｑｕｎｙｎｔａｓｅｓｓｌｅｎｔｅｐｅｔｔｉａｅｇｔａｉｔｏｆｖｉａｉｎｆｅｅｃａｄｒｎｖｒｅｄｉｐａｃｍｅｔｗｉｈｒｓｃｏｔｍｅｎｄｈｉｈ

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。

[应用]高层建筑结构在风荷载作用下的振动分析[1]

高层建筑结构在风荷载作用下的振动分析[1]致振动。

脉动风压是由于大气的湍流运动形成的动荷载。

建筑物周围脉动风压作用见图3[ 4 ]。

致振动。

脉动风压是由于大气的湍流运动形成的动荷载。

建筑物周围脉动风压作用见图3[ 4 ]。

第34卷第24期山西建筑Vol. 34 No. 24·86·2008年8月SHANXI ARCHITECTUREAug. 2008·结构·抗震·文章编号:100926825 (2008) 2420086202高层建筑结构在风荷载作用下的振动分析秦力张学礼徐德永摘要:通过介绍我国高层建筑结构风荷载设计方法、风荷载作用形式及由风荷载引起的结构振动,结合工程实例,进行了较详细的结构振动反应计算,以供同类型风荷载作用下的振动分析参考借鉴。

关键词:高层建筑结构,脉动风压,结构振动中图分类号:TU312. 10 引言高层建筑上作用的水平荷载包括风荷载和水平地震作用。

风的作用是不规则的,风压随着风速、风向的紊乱变化而不断的变化。

风荷载是随时间波动的动力荷载。

对高层建筑而言,动力荷载是引起结构毁灭性破坏的主要原因,因此,在高层建筑结构设计和安全性评价时,进行结构的动力反应分析是非常必要的。

为简,对高度大且较柔的高层建筑,必须考虑其动力效应影响[1]化起见,某些结构设计规范或结构动力反应分析中的抗风分析采用一些拟静力计算方法[2] ,如风压采用等效静力形式,但仍必须进行结构的动力分析。

对于高层和超高层建筑的风振动力反应主要有以下3方面的考虑:1)由风振产生的惯性力在结构中引起附加应力;2)建筑结构振动加速度会使生活和工作在其中的人产生不舒适感[3] ;3)由于风振反应发生的频度较高,有可能使结构产生疲劳效应[2]。

文中通过介绍我国高层建筑结构风荷载设计方法、风荷载的作用形式及由风荷载引起的结构振动,详细论述了结构在顺风向、横风向脉动风荷载作用下和二者共同作用下产生的扭转作用的处理过程和引起结构振动反应分析的最新研究。

超高层建筑的风振与地震响应分析

超高层建筑的风振与地震响应分析随着城市化进程的不断加速，超高层建筑的兴起成为现代城市的一道亮丽风景线。

然而，由于其高度和结构特点，超高层建筑在面临风振和地震的时候存在一定的风险。

因此，进行针对性的风振与地震响应分析显得十分必要。

一、风振分析1.风振现象超高层建筑受到风力作用时，会产生风振现象。

当风通过建筑物引起周围气流幅度的波动时，会导致建筑物产生共振，进而引起建筑物的摇晃现象。

2.风振原因风振是由于风对建筑物的作用力引起的。

一方面是由于风对建筑物的外表面产生的压力差，另一方面则是由于建筑物自身的气动力引起的。

3.风振测量为了对超高层建筑的风振进行分析，一种常用的方法是通过安装风力测量仪器进行实时监测。

风力测量仪器可以记录下风的方向、风速和风力周期等数据，有助于建筑师了解到风对建筑物的影响。

4.风振抑制为了减少超高层建筑的风振，可以采取一系列的措施，如增加建筑物的整体刚度、合理设计建筑物外形，或者采用风洞试验等方法。

二、地震响应分析1.地震现象地震是地壳发生剧烈震动的自然现象。

当地震发生时，超高层建筑会受到地震波的作用，并产生相应的响应。

2.地震原因地震是由地壳运动引起的，可以分为板块运动引起的地震和火山地震两种。

超高层建筑所在地的地壳活动程度，决定了其面临地震风险的大小。

3.地震分析方法为了对超高层建筑的地震响应进行分析，可以采用有限元方法。

该方法可以把建筑物分为很多小块，通过计算每个小块的振动特性，并将其耦合起来，从而得到整个建筑物的地震响应。

4.地震设计超高层建筑在设计的时候，需要考虑到地震的影响，因此需要进行地震设计。

地震设计包括选择合适的地震烈度、确定地震力的作用方向和大小、设计合理的抗震结构等等。

结语超高层建筑的风振与地震响应分析是对其结构稳定性和安全性进行评估的重要手段。

通过对风振和地震的分析，可以发现并解决存在的问题，确保超高层建筑在面对自然灾害时能够安全稳定。

因此，在超高层建筑的规划和设计过程中，应该重视风振与地震响应分析的重要性，并采取相应的措施保障建筑物的安全。

高层建筑的风振响应分析

高层建筑的风振响应分析随着城市化进程的加速，高层建筑的数量不断增长，人们的居住和工作条件得到了大幅提升。

然而，高层建筑面对的风险问题也日益凸显。

其中，风振问题是高层建筑中最为普遍和重要的问题之一。

风振产生的噪音、震动和摆动会影响到建筑物结构安全和使用舒适性。

因此，需要对高层建筑的风振响应进行分析和预测，以保证建筑物的安全性、稳定性和舒适性。

一、风场特征高层建筑风振响应的特征与气象、地形和建筑物本身特征有关。

首先，气象因素会对风场的形式和能量分布产生影响。

气象因素可以分为静态和动态两类。

静态气象因素包括气温、湿度、气压等，这些因素对风场的形式和大小影响有限。

动态气象因素主要包括风速、风向、风向频率分布等。

由于风速和风向动态变化，导致风场的空间分布和大小变化，对高层建筑风振响应产生影响。

其次，地形的高度、坡度等地形特点对风场的形态和空间分布产生影响。

由于地形的起伏和坡度，使得风场的大小、速度和方向有所变化。

在城市建设中，建筑物的密集和高度差异也会对风场的形态产生影响。

建筑物之间的流场介于平稳和紊流之间，具有局部涡旋形成的特点，使得风场的大小和方向变化更为复杂。

最后，建筑物本身的特性会对风场产生反射、折射、扭曲和干涉等影响，从而使得风场的大小和方向发生改变。

随着建筑物高度的增加，建筑物本身的增大、缩小、侵入和曲线等特性越发明显，对风场的影响越来越重要。

二、风振响应特征所谓的风振响应是指建筑物在风作用下所发生的振动现象。

一般来说，建筑物在风作用下的振幅会随建筑物高度增加而增加，振动频率也会随建筑物高度增加而升高。

此外，建筑物的诸如刚度、质量等特性与风场的结构、强度等因素也会对建筑物的振动响应特性产生影响。

振幅和频率是评价建筑物风振响应影响的重要指标。

建筑物在风作用下的振幅主要指建筑物振动的物理数量，是建筑物振动的量值；频率是指建筑物振动发生的速率，衡量振动的快慢。

因此，振幅和频率大小的评估可以直接影响到建筑物的结构安全和使用舒适性。

高层建筑结构抗风振性能分析与设计

高层建筑结构抗风振性能分析与设计高层建筑抗风振是指建筑物在强风作用下抵抗风振的能力。

由于高层建筑的高度和细长形状，容易受风的作用，产生结构的振动。

因此，为了确保高层建筑的安全和稳定，必须对其抗风振性能进行分析和设计。

一、风振分析高层建筑抗风振性能的分析是通过计算建筑物在风场中受到的风压力，分析建筑结构的振动特性，以及评估结构的稳定性和安全性。

主要包括以下几个方面：1. 风压力计算：根据建筑物高度、形状和所在地的风速，计算出建筑物在不同高度和不同方向上受到的风压力大小。

这需要考虑的因素包括建筑物的表面积、气动力系数和风压力系数等。

2. 结构振动特性分析：通过数学模型和计算方法，分析建筑结构在风作用下的振动特性。

包括自振频率、阻尼比和模态形式等参数。

这些参数能够帮助工程师判断结构的振动情况，进而评估其稳定性和抗风能力。

3. 结构响应分析：根据建筑结构的振动特性，进行结构响应分析，即模拟建筑物在风场中的受力和变形情况。

通过有限元分析等方法，定量计算结构的应力、位移和变形等参数，为结构的抗风设计提供依据。

二、设计原则与方法在高层建筑抗风振的设计过程中，需要遵循一些基本的原则和方法，以保证结构的稳定性和安全性。

1. 抵抗风压力：结构的设计应考虑到不同高度和不同方向上的风压力变化。

采用适当的结构形式和截面尺寸，以抵抗风压力的作用，并保证结构的整体稳定性。

2. 减小结构振动：通过合理的结构抗振措施，减小结构在风作用下的振动。

常用的方法包括增加结构的坚固性、增加阻尼装置、优化结构参数和采用风洞试验等。

3. 考虑风-结构相互作用：在风振设计中，需要考虑风-结构相互作用的影响。

即风场的作用对结构的响应造成的影响，以准确评估建筑物的受力和变形情况。

4. 断面设计：根据结构的受力特点和抗振要求，进行断面的设计。

选择合适的材料和截面形式，以满足结构的抗风要求和使用寿命。

5. 工程实践经验：高层建筑抗风振的设计需考虑到实际工程施工和运行中的各种影响因素。

高层建筑连体结构风振反应分析方法研究的开题报告

高层建筑连体结构风振反应分析方法研究的开题报告一、研究背景及意义随着城市化进程的加快和人口密集度的增加，高层建筑数量逐年增多，高层建筑连体结构也随之出现并越来越广泛地应用于实际工程中，例如写字楼、酒店、医院等公共建筑。

连体结构的风振反应研究是设计和施工过程中需要重点考虑的内容之一，尤其是在高层建筑中。

风是高层建筑结构中最主要的荷载之一，它对建筑的横向和纵向刚度的分布、地震桥梁的抗震能力和建筑层间隔振动的影响等均具有明显的影响和作用。

因此，对高层连体结构风振反应进行研究具有重要的实际应用价值和科学研究意义。

二、研究目标本研究旨在采用现代数字分析技术，分析高层建筑连体结构在风荷载作用下的风振反应，确定其振动特性和响应规律，并制定相应的减振措施，以提高结构的安全性和可靠性。

三、研究内容1.了解现有高层建筑连体结构的风振反应分析方法和理论，总结其优缺点。

2.根据风荷载的作用特点，建立高层建筑连体结构的风振反应数学模型，包括结构的初始状态、基础参数和风荷载等。

3.采用有限元分析方法，分析高层建筑连体结构在风荷载作用下的动态响应，并研究振动特性和响应规律。

4.提出高层建筑连体结构风振控制的减振措施，包括物理结构调整、降低建筑自然频率等方法，并进行分析比较。

五、研究方法1.文献查阅法：对国内外高层建筑连体结构风振反应分析方法和理论进行综述和总结。

2.数值模拟法：运用有限元分析方法，建立高层建筑连体结构风振反应的数值模型，并进行动态响应分析。

3.减振措施比较：根据分析结果，提出并比较常见的高层建筑连体结构风振控制减振措施。

六、预期成果本研究将设计并优化高层建筑连体结构风振反应数学模型，对其进行数值模拟分析，深入研究风振响应规律和振动特性，并提出合理的高层建筑连体结构风振控制减振措施，为实际工程提供科学可行的设计和施工参考，提高高层连体结构的安全性和可靠性。

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

不同长宽比矩形高层建筑的横风向风力特性

第52卷第12期2021年12月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.12Dec.2021不同长宽比矩形高层建筑的横风向风力特性袁家辉，陈水福，刘奕(浙江大学建筑工程学院，浙江杭州，310058)摘要：为探讨长宽比和地貌类别对矩形高层建筑横风向风力特性的影响，对具有较大范围长宽比的矩形高层建筑在4种风场条件下进行了同步测压风洞试验。

首先，基于试验结果分析了不同风场条件下、不同长宽比矩形高层建筑横风向风力系数均方根随高度的变化；然后，通过最小二乘法拟合得到了以地貌类别和长宽比为基本变量，适用于长宽比为1/9~9的矩形高层建筑升力系数均方根的闭合表达式；最后，考察了长宽比、风向角和地貌类别对升力系数功率谱密度的影响。

研究结果表明：对于较大长宽比的建筑，升力系数均方根沿高度呈现先增大后减小，最后在建筑顶部附近又转而增大的变化规律；从升力系数功率谱密度角度看，正交风向下随着长宽比增大，横风向风力功率谱密度能量呈现从高频向低频转移的趋势，功率谱谱峰先增大后减小，带宽先减小后增大；对于大长宽比矩形高层建筑升力系数功率谱密度，正交风向不再是控制风向，在斜风作用下，功率谱密度能量具有向高频转移的倾向。

本文获得的多项式拟合公式可较准确地预测不同长宽比和不同风场条件下矩形高层建筑的升力系数均方根。

关键词：矩形高层建筑；长宽比；风场类别；风洞试验；横风向；功率谱密度中图分类号：TU312文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID )文章编号：1672-7207（2021）12-4361-11Characteristics of across-wind force of rectangular high-risebuildings with different side ratiosYUAN Jiahui,CHEN Shuifu,LIU Yi(College of Civil Engineering and Architecture,Zhejiang University,Hangzhou 310058,China)Abstract:To investigate the effects of side ratio and terrain category on characteristics of across-wind force of rectangular high-rise buildings,synchronization pressure wind tunnel tests for high-rise buildings with a wide range of side ratios in four terrain categories were conducted.Firstly,the variation of root mean square(RMS)of across-wind force coefficient with height for rectangular high-rise buildings with different side ratios in various terrain categories was analyzed based on the experimental results.Secondly,closed-form formulas with side ratio and terrain category as basic variables for the RMS of lift force coefficient of rectangular high-rise buildings with收稿日期：2021−02−19；修回日期：2021−04−26基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51878607)(Project(51878607)supported by the National Natural ScienceFoundation of China)通信作者：陈水福，博士，教授，从事结构风工程研究；E-mail ：***********.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.12.016引用格式：袁家辉,陈水福,刘奕.不同长宽比矩形高层建筑的横风向风力特性[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(12):4361−4371.Citation:YUAN Jiahui,CHEN Shuifu,LIU Yi.Characteristics of across-wind force of rectangular high-rise buildings with different side ratios[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(12):4361−4371.第52卷中南大学学报(自然科学版)side ratios of1/9~9were obtained by fitting with the least square method.Finally,the effects of side ratio,wind direction angle and terrain category on the power spectral density(PSD)of lift coefficient were evaluated.The results show that for buildings with a large side ratio,the RMS of lift coefficient increases firstly and then decreases along the height,and finally increases near the top of the building.In the view of lift coefficient PSD,the across-wind power spectrum energy shifts from high frequency to low frequency with the increase of side ratioin orthogonal wind direction.The PSD peak value increases firstly and then decreases,while the band width decreases firstly and then increases.For the lift coefficient PSD of rectangular high-rise buildings with a large side ratio,the orthogonal wind direction is no longer the control direction.Under the action of oblique wind,the PSD energy tends to transfer to high frequency.The fitted formulas in polynomial function form obtained in this paper can be used to accurately predict the RMS of lift force coefficients of rectangular high-rise buildings with different side ratios in various terrain categories.Key words:rectangular high-rise buildings;side ratio;terrain category;wind tunnel test;across-wind;PSD风荷载是高层建筑主要的侧向荷载，矩形截面是高层建筑最常用的截面形式。

高层建筑风振响应分析与控制研究

高层建筑风振响应分析与控制研究引言在现代城市的发展中，高层建筑已成为城市景观的一部分。

然而，高层建筑在面临强风的情况下可能出现风振问题，对建筑结构的稳定性和人员生命安全带来威胁。

因此，高层建筑风振响应分析与控制研究变得至关重要。

1. 高层建筑风振现象高层建筑的结构相比于传统建筑更加灵活，在面对风力时容易产生振动现象。

这主要归因于风作用在建筑物上所产生的涡流及压力变化。

当风速超过一定阈值时，建筑结构开始出现共振现象，振幅逐渐增大，进而影响建筑的安全性和舒适性。

2. 高层建筑风振响应分析方法为了研究高层建筑的风振响应，需要进行风洞试验和数值模拟。

风洞试验能够模拟不同风速和风向条件下的风场，以获取风作用下的建筑振动响应数据。

同时，数值模拟方法如计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）也成为研究的重要手段。

3. 高层建筑风振控制技术为了减轻高层建筑的风振响应，研究者们提出了一系列控制技术。

其中一种是主动控制技术，通过在结构上设置反馈控制系统，动态地修正结构的响应。

另一种是被动控制技术，通过在结构上设置阻尼器、质量调整器等装置，改变结构的固有特性，从而减小振动幅度。

此外，还有一些其他的技术，如涂层减振、断层结构等，也在一定程度上缓解了高层建筑的风振问题。

4. 实例分析及案例研究以某个高层建筑为例，对其进行风振响应分析和控制研究。

通过在风洞中进行试验，获取了建筑在不同风速下的振动数据。

同时，通过有限元分析，分析了建筑结构的固有频率和模态振型。

在此基础上，设计了一种主动控制系统，通过调整反馈参数，使建筑的振动响应受到有效控制。

进一步，对比了不同风振控制技术的效果，评估了各种技术的优缺点。

结论高层建筑风振响应的研究和控制对于保障建筑结构的安全和居民的生命安全具有重要意义。

通过风洞试验和数值模拟分析，可以全面了解风作用下建筑结构的振动响应。

在此基础上，采用主动或被动的控制技术，可以有效减小高层建筑的风振响应，提高其在强风环境下的稳定性和舒适性。

矩形高层建筑横风向动力风荷载解析模型

矩形高层建筑横风向动力风荷载解析模型矩形高层建筑在面对横风时，必须考虑动力风荷载的作用。

为了更好地解析矩形高层建筑横风向动力风荷载，我们可以采用如下模型： 1. 建立风场模型：根据实际情况，建立适当的风场模型，考虑
到横风的影响，可以采用平面上的二维风场模型。

2. 采用CFD方法进行数值模拟：利用计算流体力学方法，对建
筑物所在的风场进行数值模拟，得到建筑物所受的动力风荷载。

3. 建立建筑物模型：根据实际情况，建立建筑物的三维数字模型，包括建筑物的外形、材料属性和结构形式等。

4. 建立动力风荷载计算模型：根据建筑物所受的风荷载和建筑
物模型，建立动力风荷载计算模型，计算建筑物在横风作用下的风荷载大小和分布情况。

5. 进行模型验证和优化：通过实验或理论分析，验证所建立的
模型的正确性，并进行优化，以提高模型的准确性和适用性。

通过上述模型，可以更为准确地分析矩形高层建筑在横风作用下的动力风荷载，为建筑结构设计提供科学依据。

- 1 -。

矩形平面超高层建筑横风向气动力谱的神经网络预测

第 36 卷第 2 期2023 年4 月振动工程学报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 2Apr. 2023矩形平面超高层建筑横风向气动力谱的神经网络预测王奕可1，谢壮宁1，黄用军2（1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510641；2.深圳市欧博工程设计顾问有限公司，广东深圳 518053）摘要: 在超高层建筑抗风设计中常发生当平面深宽比较大时，荷载规范建议的横风向风荷载过于保守而高估建筑风荷载和风振响应的现象。

利用高频底座测力天平技术，分别在B，C两类风场中对10种不同深宽比（D/B）的矩形平面超高层建筑模型进行风洞试验。

采用遗传算法（GA）和误差反向传播（BP）神经网络相结合的方法（GA⁃BP）对试验得到的横风向气动力谱进行建模研究。

用GA对BP神经网络的初始权值和阈值进行寻优，找到最优参数后，再赋值于BP神经网络训练求解问题，并运用k折交叉验证法进行仿真验证，最终获得精度明显高于BP模型的结构横风向气动力谱预测模型，显示GA⁃BP神经网络横风向气动力模型收敛速度快、泛化能力强。

采用本文模型进行预测并和试验数据对比，结果显示，基于GA⁃BP的气动力模型能够很好地预测未参与建模的横风向气动力谱，采用本文模型和原始风洞数据计算的结构横风向风荷载和风致响应具有很好的一致性，但在较大深宽比时均显著小于现行规范方法结果，显示规范方法结果偏于保守。

关键词: 超高层建筑；横风效应；风洞试验；神经网络；遗传算法中图分类号: TU352.2； TU317 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）02-0326-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.02.0041　概述随着社会经济不断发展和土地供应逐渐稀缺，为保证良好的平面布局和通风采光效果，平面狭长的板式超高层住宅已成为未来发展的趋势。

某高层建筑（100米以下）横风向风振探讨

某高层建筑（100米以下）横风向风振探讨发布时间：2021-07-26T04:51:40.289Z 来源：《房地产世界》2021年5期作者：耿奇杰[导读] 根据高层建筑混凝土结构技术规程，我们发现：高层建筑一般受横风向振动作用比较大，所以在结构设计时不应忽略横风向风振的作用。

但是否所有的高层建筑都需要考虑横风向风振的影响？这个问题比较复杂，正常来讲，高层建筑的高宽比H/D、总高度H、结构本身的自振频率等都会影响到横风向风振，除此自外，结构设计师的工程经验、当地类似项目的资料也可以用来判断分析横风向风振的影响。

耿奇杰江苏环盛建设工程有限公司江苏南京 210000摘要：根据高层建筑混凝土结构技术规程，我们发现：高层建筑一般受横风向振动作用比较大，所以在结构设计时不应忽略横风向风振的作用。

根据荷载规范，建筑高度、高宽比可以用来作为判断建筑物是否需要考虑横风向风振的影响的直观依据。

100米以下的高层住宅是我们经常遇到的一种结构形式，本文就此类建筑是否需要考虑横风向风振影响进行分析探讨。

分析建议：体型规则的一般高层住宅结构不需要考虑横风向风振的影响，本结论可为类似工程设计提供相应的经验。

关键词：横风向风振；高宽比正文：某项目抗震设防烈度为7度，其场地土类别为Ⅱ类，基本风压为0.35KN/，地面粗糙类别为确定为B类，。

其中一栋高层建筑A为地下一层，地上26层，总高约77米，地下室顶板作为结构的嵌固端，为高层剪力墙结构，平面长度约60米，宽度约15米，高宽比为5.2，垂直方向体型连续无突变，如下图1所示：图3 考虑横风向风振作用梁配筋图表一图6 考虑横风向风振作用梁配筋图表二仔细对比以上两种情况并研究相关的规范和资料，笔者发现，盈建科结构设计软件计算横风向风振作用的方法基于建筑结构荷载规范附录H.2节。

利用人工模拟脉动风压计算高层建筑横风向风振动力反应时程

0
0
j
3 j Ξj d y d z 是第 j 阶广义力; 则有C j = 2Φ M
3
j
, 其中 Φ j 是
第 j 阶横风向振动阻尼比Ζ 再将悬臂梁看成是均匀截面的, 即 m ( z ) 、 E I (z )、 C ( z ) 沿高度方向不变, 则式 ( 3) 变为:
¨
2 Γj ( t) + 2Φ j Ξj Γj ( t ) + Ξj Γ j ( t) = F j
3 顺风向脉动风压的人工模拟
3. 1 横风向脉动风荷载作用
横风向脉动风荷载也是随机动力荷载, 与顺风向脉动风荷载相比, 其表现形式和对结构的作用更加复杂Λ 当建筑物的高宽比H
B D > 3 时, 在来风
的作用下, 横风向振动加速度可能会超过顺风向的相应值Λ 一般认为由横风向脉动风荷载引起的横风向振动有以下几种形式[ 5 ]: ( 1 ) 涡激振动 ( vo rtex induced vib ra t ion ) : 由结构物背后涡旋交替脱落引起的按某一固定频率的振动 ( 一般只考虑跨临界范围的流动, R e > 3. 5 × 106 ) , R e
∞
y ( z , t) =
∑Γ ( t) < (z )
i i i= 1
( 2)
其中 Γi ( t) 是第 i 阶正则坐标, <i ( z ) 是第 i 阶主振型Ζ 将式 ( 2 ) 代入式 ( 1 ) 中, 并在等式两端乘以 <j
( z ) , 沿梁的全高 H 积分得:
∫ 5 ( ( ) + < (z ) < ( z ) p ( z , t) dz E I z ∑Γ ( t) < ( z ) ) d z = ∫ ∫ 5z

矩形截面高层建筑横向风激励时程模拟

矩形截面高层建筑横向风激励时程模拟
孙业华;宋固全;廖伟盛;胡淑军
【期刊名称】《应用力学学报》
【年(卷),期】2018(35)6
【摘要】提出了一种改进的矩形高层建筑横风向脉动激励模拟方法。

从牛顿第二定理出发,将沿建筑高度分布的横风向加速度和楼层质量转化为沿楼层高度分布的横风向惯性力计算公式;考虑横风向力谱竖向相干函数,由此导出了沿建筑高度方向分布的横风向脉动力互谱,进而采取谐波合成法模拟出了沿建筑高度分布的横风向脉动力时程数据。

结果表明:横风向振动响应与结构固有频率相关,结构前2阶模态频率所对应的横风向加速度响应功率谱约占80%,且第2阶模态频率占主导;当在结构2/3高度增加粘滞阻尼器时,第2阶模态频率所对应的结构加速度功率谱值降低约为43.1%,减震效果明显。

因此,结构横风向加速度分析至少考虑前2阶模态的影响。

【总页数】8页(P1346-1352)
【作者】孙业华;宋固全;廖伟盛;胡淑军
【作者单位】南昌大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.213
【相关文献】
1.高层建筑脉动风荷载时程模拟的AR模型方法
2.高层建筑风场的脉动风速时程模拟
3.矩形截面高层建筑横风向脉动风荷载特性
4.带凹角矩形截面高层建筑风荷载体型系数研究
5.矩形高层建筑风致脉动扭矩时程模拟
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强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析

强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析王扬【摘要】传统的静力弹塑性分析方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应过程模拟时,存在计算结果不准确、计算用时较长的问题.提出新的强震下高层建筑横向晃动反应过程模拟分析方法,其基于直接积分法的三种方法实施模拟分析.分别是隐式方法、显式方法以及K&K模型方法.其中隐式方法和显式方法均能够对不同自由度下的高层建筑的横向晃动位移作出准确的计算,K&K模型通过高层建筑Von Mises屈服面,分析高层建筑钢材Bauschinger反应基础上,精确模拟出高层建筑在横向晃动反应中的变形过程.实验结果说明,所提方法对强震作用下的高层建筑的横向晃动反应的运算准确率和效率较高.【期刊名称】《地震工程学报》【年(卷),期】2018(040)004【总页数】6页(P637-642)【关键词】强震;高层建筑;横向晃动;反应过程;模拟分析;位移【作者】王扬【作者单位】徐州工程学院,江苏徐州 221018【正文语种】中文【中图分类】TU3520 引言随着我国国民经济、以及科学技术水平的不断发展，近几年，我国一些经济发达地区建立了一系列举世瞩目的高层建筑，这些高层建筑提升了城市的影响力以及国际竞争力，但其减震防震研究应成为城市化建设的考虑重点。

高层建筑在强震作用下极易产生振动反应，甚至发生坍塌现象，造成人员伤亡以及财产损失，其后果极为严重。

因此重点研究强震作用下高层建筑的倒塌机制[1]，设计有效的预防措施，提高其抗震能力至关重要。

传统分析方法对强震作用下高层建筑的横向振动反应过程模拟时，存在计算结果不准确、计算用时较长。

针对上述问题，本文提出一种新的强震下高层建筑横向振动反应过程模拟分析方法，以期提高高层建筑顶层横向振动分析的准确率和效率。

1 强震下高层建筑横向振动反应的过程模拟分析1.1 直接积分法基本原理高层建筑的横向振动位移变化方程在通常情况如下:(1)其中:质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵以及地震激励分别由M、C、K、P表示。

矩形高层建筑结构扭转风振反应的分析计算

ｔｅａｉｓｎｉｃｉｎｈｆｃｆｔｅｃｏｓｓｅｔｍｆｈｕｔａｉｇｐｅｓｒｔｉｅｅｔａｅｆｔｅｂｉｉｇｉＳｍａｌｔａｉｃｕｄｈｃ）ｗｉｄｄｒｔ．ＴｅｅｅｔｒｓｐｃｒｏｅｆｃｕｔｒｓｕａｆｒｎｆｃｓｏｕｌｎｓＯｓｌｈｉｔｏｌｄ８ｅｏｏｈｕｔｌｎｅｄｈｄｂｅｌｃｄａｌ．Ｅａｕｔｎｗｒｓｃｒｅｕｒａ６ｍｕｌｉｇａｄａ１０ｂｉｉｇｗｔｉｎｗｍｅｈｄａｄｔｅｒｓｌｒｏａｄｅｎｇｅｔｔａ１ｖｌａｉｏｋｉａｒｄｏｔ８ｂｉｎｎ８ｍｕｌｎｉｔｓｅｔｏｎｈｕｔａｃｍｐｒｅｏｉｏｆｄｄｈｈｅｓｅｅ
ｄｒｃｉｎａｅｔｋｎｉｏａｃｕｔｉｅｔｒａｅｎｔｃｏｎ．ＴｈｖｎｏｔｆｃｕｔｇｖｌｃｔｐｃｒｍｅｓｔｕｃｉｎｉｄｐｅｏｖｌａｉｇｆｔａｉｇｐｅｓｒＰＦｏｅＤａｅｐｒｕｔａｉｅｏｉｓｅｔｕｄｎｉｆｎｔｓａｏｔｄｆｒｅａｕｔｕｃｕｔｎｒｓｕＳｌｎｙｙｏｎｌｅ
ｔｅａｌ）ｎｉｅｔｎ．Ｔｈｓｌｓｓｏｔａｈａｇｎｃｅｅｔｎａｈｏｎｒｐｉｔｉｅｓｔａｈｔｉｈｎｌｗｉｇｄｒｅｉｎｏｒｉｈｅ￣Ｓｗｉｄｄｒｃｉｓｏｅｒｕｔｈｗｈｔｔｅｔｎｅｔａｃｌｒｉｔｔｅｃｒｅｎｓｌｓｈｎｔａｎｔｅｗｉｄｂｏｎｉｌｎｅａｏｏｅｏ

采用卡曼风速谱计算高层建筑顺风向风振系数

采用卡曼风速谱计算高层建筑顺风向风振系数
张卉;王海波
【期刊名称】《建筑技术开发》
【年(卷),期】2006(033)012
【摘要】有许多工程专家对水平阵风功率谱进行了研究，得到了不同形式的风速谱表达式，其中最著名和应用最广泛的是加拿大A．G．达文波特（Davenport）脉动风速谱。

但是达文波特谱未考虑高度对风速的影响，这使得在某些情况下采用它计算的结构响应不太准确。

采用考虑高度影响的卡曼风速谱来计算规则高层建筑的风振系数，并与规范中的采用达文波特谱的结果进行了比较。

【总页数】3页(P18-20)
【作者】张卉;王海波
【作者单位】华中科技大学土木工程系,武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.32
【相关文献】
1.利用人工模拟脉动风压计算高层建筑横风向风振动力反应时程 [J], 葛楠;周锡元;侯爱波
2.高层建筑顺风向风振系数研究分析 [J], 孙业华;高群;李建荣
3.考虑风速风向分布的干煤棚结构风振疲劳分析 [J], 黄铭枫; 叶何凯; 楼文娟; 孙轩涛; 叶建云
4.不同风速谱激励下的风力发电机塔架风致响应及风振系数研究 [J], 楚晨晖;陈少
林
5.矩形高层建筑横风向风振动力反应分析计算 [J], 葛楠;侯爱波;周锡元
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高层建筑结构风荷载及其动态响应研究

高层建筑结构风荷载及其动态响应研究
蒋伟
【期刊名称】《砖瓦》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】为了解决风致高层建筑振动问题,以山西省阳泉市某高层建筑为研究对象,运用数值计算的方法获得风荷载的时程曲线,并分析高层建筑的层间位移、基底剪力、风振系数等风振动态响应参数。

结果表明,基于相关脉动风速AR模型的风速时程模拟功率谱与目标功率谱呈现出良好的一致性,模拟功率谱数据具有较好的稳定性;高层建筑的顺风向层间位移角随着楼层高度呈现先迅速增加,后趋于稳定并略有减小的变化趋势,横风向层间位移角波动较小,顺风向层间位移角远大于横风向层间位移角;顺风向和横风向基底剪力均呈现剧烈的波动,具有很强的随机性,顺风向基底剪力远大于横风向基底剪力;高层建筑顺风向的风振系数呈现“弓”状非线性变化,而横风向的风振系数则呈现近线性的变化趋势。

【总页数】4页(P68-70)
【作者】蒋伟
【作者单位】阳煤集团寿阳景福煤业有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU973
【相关文献】
1.基于风荷载作用下的平面不规则高层建筑结构受力响应研究
2.高层建筑结构在风荷载作用响应问题研究
3.某超限高层建筑结构风荷载动力响应有限元分析
4.建筑结构风荷载及其动态响应研究
5.基于风荷载作用下的平面不规则高层建筑结构受力响应研究
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典型矩形高层建筑风荷载与风振响应分析

典型矩形高层建筑风荷载与风振响应分析袁玲;张春梅;张夏萍;许伟;黄啟明【期刊名称】《华南地震》【年(卷),期】2014(000)001【摘要】The wind tunnel test of typical rectangul ar tall building was conducted. The equivalent static wind loads and wind vibration response in different wind angle were calculated based on the results of test. The wind loads of orthogonal angles were calculated by calculation method from “Load Code for the Design of Building Structures”(GB50009-2012). The results of wind tunnel test and load code were compared. The distribution of equivalent static wind loads and acceleration responses of typical rectangular tall building were analyzed. The analysis results show that: the most unfavorable angle of wind base vibration responses are not completely in the orthogonal angles; the overall trend of floor wind loads of wind tunnel test is same as load code, but the specific numbers are different from load code; should be the wind tunnel test results shall prevail; the top acceleration responses of the structure are less than the standard limit;the comfort levels meet the code requirement.%对典型矩形高层建筑进行风洞试验，根据试验结果计算了各风向角下的等效静风荷载和风振响应，同时采用《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）计算方法对该建筑正交角度下的风荷载进行计算，结合风洞试验风荷载与规范计算结果，研究典型矩形高层建筑等效静风荷载和加速度响应分布规律。