受扰高层建筑的风致响应分析
建筑物风振响应分析与减震设计
建筑物风振响应分析与减震设计引言：建筑物作为人类生活的重要组成部分，承载着人们居住、工作和娱乐的需求。
然而，当建筑物面临自然灾害或环境变化时，其结构与稳定性就成为关键问题。
其中，风振响应是建筑物设计中需要重点考虑的因素之一。
本文将探讨建筑物风振响应分析与减震设计的相关内容。
一、风振响应的原理与影响因素建筑物风振响应指的是建筑物在面对风力作用时产生的结构变形与振动现象。
这种响应是由风力引起的，主要受到以下几个因素的影响：1. 建筑物结构：建筑物的高度、形状、刚度以及材料的特性等都会影响其风振响应。
一般来说，高度较低、刚度较小的建筑物更容易产生较大的振动响应。
2. 风力特性：风力大小、方向、气流速度和气候条件等都会对建筑物产生不同的振动力。
风速越大、风向变化越剧烈，建筑物的风振响应相应增加。
3. 结构组合形式：建筑物的结构形式（如钢筋混凝土、钢结构等）会影响其振动频率和振幅。
不同的结构形式需要采用不同的减振措施。
二、风振响应分析方法为了评估建筑物的风振响应，工程师们通常采用数值分析方法和模型试验方法。
数值分析方法主要基于有限元理论，通过建立建筑物的数学模型，模拟风载作用，并求解其对建筑物结构的响应。
这种方法可以快速评估建筑物的振动性能，但需要准确的结构参数和边界条件。
模型试验方法则是通过搭建小型模型或使用风洞进行实验，测量建筑物在不同风速下的振动响应。
这种方法能够直接观测建筑物的振动情况，但需要大量的实验成本和时间。
结合数值分析方法和模型试验方法，可以较全面地评估建筑物的风振响应，并为减震设计提供准确的依据。
三、减震设计与实践为了减少建筑物的风振响应，工程师们通常采用减震设计。
减震设计主要包括两个方面：结构刚度的调整和减振措施的采用。
在结构刚度方面，通过增加建筑物的刚度，可以降低其受风力作用时的变形和振动。
例如，在高层建筑中，采用钢筋混凝土框架结构来提高整体的刚度。
减振措施方面，常见的方法有：1. 阻尼器：阻尼器是一种能够吸收和消散振动能量的装置，通常安装在建筑物的结构体系中，通过调整阻尼器的参数来减少建筑物的振动。
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。
高层建筑风致结构响应结果分析.docx
高层建筑风致结构响应结果分析1概况某项目位于广州市新滘东路以西琶洲B2区，由塔楼1、塔楼2、塔楼3等3个塔楼和底部连接塔楼1和塔楼2的裙楼组成，3个塔楼呈“<”状排列，其中塔楼2屋面高度为148.10m、塔楼3屋面高度为149.65m。
塔楼2、3相互间距较小，楼层质量及刚度存在较大偏心［1］，结构平面原为矩形（方案1），后调整为切角三角形（方案2），平面形状变化较大，项目进行了两次建筑物不同平面形状的风洞试验研究和风致结构响应分析。
项目效果图、总平面图和结构主要特征见图1、图2和表1。
2风洞风荷载与规范风荷载的结构风致响应对比风洞风致结构响应分析报告［2，3］提供了用于主体结构设计的风荷载，每个塔楼包含6个不利风向对应的等效楼层风荷载，每个风向风荷载包含顺风向、横风向以及扭转等3个等效风荷载分量及其组合系数，采用YJK计算程序验算风洞风下的结构响应，并和规范［4］风下的结构响应进行比较。
篇幅所限，以塔楼2方案1的对比研究成果为例。
风洞不利风向和风荷载组合系数如表2所示。
塔楼2在风洞风和规范风下的结构楼层等效风荷载包络值对比和位移角对比如图3、图4所示。
对比可知，塔楼2风洞风的楼层顺风向风荷载明显小于规范风，但横风向风力则大幅度大于规范风，且扭转等效风荷载力矩较大，相当于风荷载平面偏心16%引起的扭矩大小。
结构扭转效应显著增大，导致结构楼层位移角增大较多。
为了解风洞风横风向和扭转风振对结构构件内力的影响［5］，选取核心筒一连梁的剪力作为比较对象，为便于比较不同风荷载的对连梁剪力的影响，比较时仅考虑风荷载工况下的连梁剪力标准值（见图5）。
选取3种风荷载工况进行比较：①按文献［4］8.5.6条的组合系数进行风荷载组合的规范风荷载工况；②按文献［6］7.5.14条的组合系数进行风荷载组合的规范风荷载工况；③风洞风荷载工况。
文献［4］和文献［6］关于风荷载分量的组合系数工况要求如表3所示，两者的要求有较大区别，文献［6］考虑风荷载各荷载间的相关性，且组合系数比文献［4］大。
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。
高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法
高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法随着城市化进程不断加速，高层建筑在城市中得到越来越广泛的应用。
然而，由于其在施工过程中的特殊性质，风振问题成为需要解决的重要难题。
本文将介绍高层装配式建筑施工中风振响应分析的方法，并且讨论其应对风振问题的可行性。
一、高层装配式建筑风振响应分析方法在进行高层装配式建筑施工中的风振响应分析时，主要采用以下几种方法：1. 地面试验法地面试验法通常通过模拟真实场景下的气候条件和风力，利用大型模型进行试验观测。
这种方法可以帮助研究人员更好地理解和预测建筑物在不同条件下的风振响应情况。
通过不同参数调整和变化等手段，进一步优化设计方案以降低风振问题。
2. 数值模拟法数值模拟法是一种常用且有效的方法。
通过利用计算机软件对高层装配式建筑施工中的风振响应进行数值模拟，可以准确地预测建筑物在不同风速下的振动状况。
这种方法可以根据具体情况对建筑结构参数、材料特性和环境条件等进行细致分析，为设计和施工提供科学依据。
3. 桥梁测试法桥梁测试法是一种借鉴桥梁工程领域常用的方法。
通过在高层装配式建筑上安装传感器，实时监测和记录风力引起的振动数据。
这样可以获得真实而准确的风振响应结果，并及时采取相应措施来降低振动影响。
二、高层装配式建筑施工中的风振问题及其影响高层装配式建筑因其自身结构与施工方式的特殊性，容易受到外部风力作用而产生较大幅度的振动。
风振问题主要表现为以下几个方面：1. 结构安全隐患风力引起的振动可能会导致高层装配式建筑结构疲劳甚至损坏。
这种情况对于已经施工完毕的建筑物来说，可能会带来严重的安全隐患。
2. 使用舒适性下降高层装配式建筑中的风振问题也会对居住者的使用舒适性产生影响。
长期以来，人们一直在追求高楼大厦的景观和环境优势，但是由于风振问题带来的不稳定性，使得建筑物内部产生明显晃动感，降低了使用者的舒适程度。
3. 破坏周边环境风振引起的噪音和震动还有可能对周围环境造成一定影响。
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。
高层建筑风致模态响应行业研究热点
高层建筑风致模态响应行业研究热点一、高层建筑风致模态响应概述高层建筑在现代城市中扮演着重要角色，它们不仅提升了城市的天际线，而且为人们提供了居住和工作的场所。
然而，高层建筑在设计和建造过程中需要考虑多种因素，其中之一便是风致模态响应。
风致模态响应是指高层建筑在风荷载作用下产生的振动现象，这种振动可能对建筑结构的安全性和使用功能产生影响。
1.1 高层建筑风致模态响应的重要性高层建筑的风致模态响应对于确保建筑安全至关重要。
风荷载是高层建筑设计中必须考虑的主要荷载之一，它不仅影响建筑的外观，而且对建筑的结构安全和耐久性有着直接的影响。
合理的设计可以减少风致振动，提高建筑的稳定性和舒适性。
1.2 高层建筑风致模态响应的研究背景随着城市化进程的加快，高层建筑的数量和高度不断增加，风致模态响应问题也日益突出。
此外，随着人们对建筑环境和居住质量要求的提高，对高层建筑风致模态响应的研究也变得更加重要。
研究高层建筑风致模态响应，可以帮助建筑师和工程师更好地理解风荷载对建筑的影响，从而设计出更加安全、经济和美观的高层建筑。
二、高层建筑风致模态响应的研究进展2.1 风致模态响应的理论基础高层建筑风致模态响应的研究需要建立在坚实的理论基础之上。
这包括对风荷载特性的理解、结构动力学原理以及模态分析技术。
风荷载通常被认为是随机的、非线性的和多维的，因此，对风荷载的准确模拟是研究风致模态响应的前提。
2.2 风致模态响应的计算方法高层建筑风致模态响应的计算方法多种多样，包括但不限于静力法、动力法、统计方法和数值模拟等。
静力法是一种简化的方法，它假设风荷载是静态的，而动力法则考虑了风荷载的动态特性。
统计方法和数值模拟则提供了更为精确的计算手段，可以模拟风荷载的随机性和复杂性。
2.3 风致模态响应的实验研究实验研究是验证理论模型和计算方法的重要手段。
通过风洞实验，可以模拟不同风速和风向条件下高层建筑的风致模态响应，从而验证和改进理论模型。
超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析
超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析随着城市化进程的加快和人口增长，越来越多的超高层建筑被兴建起来。
超高层建筑由于其高度和结构特点，容易受到外界风力的影响。
特别是在施工阶段，模块化建筑在吊装和组装过程中更容易受到风振效应的影响。
因此，在超高层模块化建筑施工中，对于风振响应的分析与控制具有重要意义。
一、风振现象对超高层模块化建筑施工的影响1. 施工期间的安全在超高层模块化建筑的吊装和组装过程中，如果遇到大风天气，在没有采取适当措施之前施工是非常危险的。
大风不仅会影响工人的操作安全，还可能导致吊装设备失稳或者堆放材料被吹散。
2. 结构稳定性超高层数住宅楼房通常采用了较轻量且柔韧性良好的材料进行构造，这样容易在风力的作用下发生振动。
长时间频繁的风振可能导致楼体结构疲劳，甚至引发崩塌事故。
二、风振响应分析方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是目前较为常用的风振响应分析手段之一。
通过建立超高层模块化建筑的有限元或计算流体动力学模型，可以对其在特定风速下的结构响应进行仿真计算。
该方法能够反映建筑结构和环境因素之间的相互影响，从而更好地了解超高层建筑在不同条件下的振动性能。
2. 实测方法实测方法是通过安装传感器和数据采集设备来直接观测超高层模块化建筑在不同条件下的实际振动情况。
通过采集得到的数据，可以对超高层建筑吊装施工中存在的风振问题进行有效评估和分析，并为制定合理控制方案提供依据。
三、风振控制技术1. 动态调整结构刚度通过调整结构刚度，改变超高层模块化建筑受力和振动特性，可以有效减小风振响应。
例如，在施工过程中采用可调节刚度的支撑结构或采用柔性连接方式，可以使建筑更具柔韧性，从而减小振动。
2. 使用风阻板或吸振器在超高层模块化建筑上安装风阻板或吸振器，可以调整细触体的共振频率，从而减小风力对建筑物的作用。
这些辅助设备能够通过吸收或分散风力产生的能量来控制振动。
3. 优化结构设计在超高层模块化建筑设计阶段，采用合理的结构形式和材料选择，能够改善其抗风性能，并降低风力对建筑物的影响。
高层建筑的抗风性能分析与设计
高层建筑的抗风性能分析与设计在现代城市的天际线中，高层建筑如同一座座巍峨的巨人矗立着。
然而，这些高耸入云的建筑在面临大自然的考验时，尤其是强风的袭击，其抗风性能就显得至关重要。
风，这个看似无形却力量强大的自然元素，对于高层建筑来说是一个不容忽视的挑战。
首先，我们来了解一下风对高层建筑的影响。
当风吹过高层建筑时，会在建筑表面产生压力和吸力。
这些力的分布不均匀，可能导致建筑发生振动、摇摆甚至结构损坏。
尤其是在一些极端天气条件下，如台风、飓风等，风的力量更是巨大。
如果高层建筑的抗风性能不足，就可能出现窗户破裂、外墙材料脱落、甚至主体结构受损等严重问题，不仅威胁到建筑的安全，也会给人们的生命财产带来巨大的损失。
那么，如何分析高层建筑的抗风性能呢？这需要综合考虑多个因素。
建筑的外形是一个关键因素。
流线型的外形通常能够减少风的阻力，从而降低风对建筑的影响。
例如，一些现代化的高层建筑采用了圆润的边角和逐渐收窄的顶部设计，这样可以使风更加顺畅地流过建筑，减少风的漩涡和分离现象。
相反，过于方正或复杂的外形可能会导致风的阻力增大，增加建筑所承受的风力。
建筑的高度和宽度比例也会影响抗风性能。
一般来说，细长的高层建筑在风的作用下更容易发生振动和摇摆。
因此，在设计时需要合理控制建筑的高宽比，以确保其稳定性。
结构体系是决定高层建筑抗风性能的核心因素之一。
常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构相对较为灵活，但抗侧刚度可能不足；剪力墙结构能够提供较好的抗侧力性能，但建筑布局可能受到一定限制；筒体结构则具有较强的整体性和抗风能力。
在实际设计中，往往会根据建筑的功能、高度和造型要求等选择合适的结构体系，或者采用多种结构体系的组合。
此外，建筑材料的选择也对抗风性能有影响。
高强度、高质量的建筑材料能够承受更大的风力和振动，确保建筑结构的安全性。
在分析了高层建筑的抗风性能之后，接下来就是如何进行抗风设计。
第一步是进行风洞试验。
高层建筑结构在风荷载下的响应与抗震分析研究
高层建筑结构在风荷载下的响应与抗震分析研究引言：高层建筑由于其高度、特殊的设计要求以及复杂的结构特征，在面对自然灾害及其他外力作用时，需要进行精密的分析研究。
其中，风荷载是影响高层建筑结构的一项重要因素，对高层建筑的结构稳定性和抗震性能具有重要影响。
在本文中，将探讨高层建筑结构在风荷载下的响应和抗震分析研究的相关内容，以帮助我们更好地理解和应对这一问题，确保高层建筑的安全性。
一、风荷载对高层建筑结构的影响1. 风荷载的特点：风荷载是由大气层中产生的气流对建筑物施加的一种力，具有无规律、随机性强、变化快的特点。
风荷载的大小受到建筑的高度、形状、材料等因素的影响。
2. 风荷载对高层建筑的影响：风荷载会导致高层建筑产生荷载响应，如结构的位移变形、应力增加等。
长期的风荷载作用还会造成结构疲劳及损伤，降低建筑物的使用寿命。
二、高层建筑结构的响应分析1. 风荷载下的结构位移响应：高层建筑结构在风荷载作用下会产生位移，通过数值模拟分析可以计算出不同位置的位移响应，帮助工程师了解结构的稳定性及承载能力。
2. 结构的应力分析：风荷载会导致高层建筑结构产生应力集中现象，通过应力分析，可以判断结构的抗风能力，进而确定是否需要进行加强设计。
3. 动力响应分析：风荷载作用下的结构会受到周期性的振动，通过动力响应分析，可以确定结构在不同风速下的振动频率和阻尼比，以便设计师优化结构设计。
三、高层建筑结构的抗震分析1. 结构的地震反应分析：高层建筑需要根据所处地区的地震活动性质、频率和强度等因素进行地震反应分析。
通过模拟不同地震荷载下的反应，可以评估结构的稳定性和安全性，并确定结构的抗震设计参数。
2. 抗震设计的优化：在进行抗震分析的基础上，可以对高层建筑结构进行优化设计，以提高结构的抗震能力，如使用钢筋混凝土框架结构、增加横向抗剪墙等。
3. 结构的减震与隔震措施：为了减小地震对高层建筑结构的影响，可以采用减震和隔震措施，如设置减震器、隔震基础等，以减少地震荷载对建筑物的损害程度。
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。
风力作用下建筑物的响应分析与设计
风力作用下建筑物的响应分析与设计随着城市化的不断发展，高楼大厦矗立于城市的各个角落。
然而，作为建筑物的设计师和工程师们，在设计过程中常常面临一个重要的问题：如何保证建筑物在强风的环境下具有足够的稳定性和安全性？这就需要进行风力作用下建筑物的响应分析与设计。
首先，让我们来看看风力对建筑物的影响。
风是一种空气的运动，它具有质量和速度。
当风与建筑物相互作用时，会产生压力，这种压力会对建筑物的表面施加力量。
这个力量有两个方面的影响：风向和风速。
风向决定了风力作用的方向，而风速则影响了风力的大小。
接下来，我们需要了解建筑物的响应。
建筑物的响应可以分为静态响应和动态响应。
静态响应是指建筑物在静止状态下对风力的响应。
动态响应则是指建筑物在风力作用下的振动现象。
这两种响应形式都需要进行分析和设计。
在静态响应分析中，我们需要考虑建筑物的稳定性和风力的大小。
对于高层建筑，我们需要确保其在强风作用下不会倾斜或倒塌。
因此，在设计中需要考虑建筑物的结构和材料的强度。
一般来说，建筑物的结构应该具有足够的刚度和强度来抵抗风力的作用力。
此外，建筑物的基础也需要考虑，以确保其能够承受风力引起的地面摩擦力。
动态响应分析则需要考虑建筑物的振动现象。
在强风环境下，建筑物会受到风的激励，从而产生振动。
为了确保建筑物的稳定性和安全性，我们需要对振动进行分析和设计。
振动分为低频振动和高频振动。
低频振动主要影响建筑物的整体结构，而高频振动则会影响建筑物的细部构件，如窗户、门等。
针对风力作用下建筑物的响应，我们可以采取一些措施来保证建筑物的稳定性和安全性。
首先，可以通过增加建筑物的质量和刚度来抵抗风力的作用。
其次，可以通过调整建筑物的外形和风阻系数来减小风力的作用。
此外，还可以通过增加建筑物的阻尼来减小建筑物的振动。
综上所述，风力作用下建筑物的响应分析与设计是建筑工程中十分重要的环节。
只有充分考虑风力的大小和建筑物的响应特性，才能设计出稳定性和安全性兼备的建筑物。
结构设计知识：高层建筑的风振效应分析
结构设计知识：高层建筑的风振效应分析近年来，随着城市化进程的加速推进，高层建筑越来越多地出现在我们的生活中。
然而，高层建筑不仅需要考虑到其美观和功能性，还需要针对其特定的风振效应进行结构设计，确保其安全性和稳定性。
因此，本文将从高层建筑风振效应的分析入手，介绍其相关的知识点和设计方法。
一、高层建筑风振效应的定义和影响因素高层建筑风振效应是指当风吹过高层建筑时，其所造成的风压引起结构产生振动的现象。
这种振动会对高层建筑的稳定性和安全性产生重要影响。
高层建筑风振效应受到多种因素影响，主要包括以下几个方面：1.风力因素：风力大小和方向决定了风压的大小和方向，从而影响结构的振动。
2.结构自身因素：包括结构的刚度、质量、阻尼等，这些因素决定了结构的天然振动特性。
3.建筑形态因素：包括建筑高度、横截面形状、表面粗糙度等，这些因素会影响结构受到风力时所受到的风压分布。
二、高层建筑风振效应的表现形式高层建筑风振效应的表现形式有很多种。
常见的表现形式主要包括以下几点：1.结构整体振动：这种振动在整个结构内部传递，可能导致结构的疲劳损伤等现象。
2.局部振动：这种振动通常出现在结构的特定部位，比如建筑的角部或突出部位。
3.振动共振：当风振频率和结构的天然频率相等时，振动加剧，可能导致结构的破坏，因此共振频率的控制是风振效应设计中一个很重要的问题。
三、高层建筑风振效应的分析方法高层建筑风振效应的分析可以采用多种方法，根据实际情况选择适合的方法进行分析。
1.解析法：采用解析法可以对高层建筑进行简化的理论分析，计算得出其振动模态及频率等参数，有助于确定结构的共振频率，同时也是验证其他方法的有效性和正确性。
2.数值模拟法：采用数值模拟法可以对于高层建筑受风压及其所产生的振动进行复杂的数值计算和模拟，有助于得到更加准确的结果。
3.风洞试验法：采用风洞试验法可以真实地模拟出高层建筑在风力作用下的振动情况，通过实验数据分析和结构变形测试，确定结构的抗风性能，是一种经济和实用的方法。
高层建筑的风振分析与控制
高层建筑的风振分析与控制在现代城市的天际线中，高层建筑如林立的巨人般引人注目。
然而，这些高耸的建筑在面对自然界的风力作用时，面临着严峻的挑战。
风振现象可能导致结构的损坏、使用者的不适，甚至威胁到建筑的安全性。
因此，对高层建筑进行风振分析与控制是至关重要的。
风对于高层建筑的影响是多方面的。
首先，风会在建筑表面产生压力分布的不均匀，从而导致水平方向的力和扭矩。
这种水平力可能引起建筑的整体晃动，尤其是在强风条件下。
其次，风的脉动特性会激发建筑的振动，类似于风吹过琴弦产生的振动。
如果这种振动的频率与建筑的固有频率接近，就会发生共振现象，使振动幅度急剧增大。
为了准确分析高层建筑的风振特性，工程师们采用了多种方法和技术。
风洞试验是其中一种常用且有效的手段。
在风洞中，可以模拟不同风速和风向条件下的风场，将缩小比例的建筑模型放置其中，通过测量模型表面的压力和模型的响应来获取风振相关的数据。
计算流体动力学（CFD）也是一种重要的分析方法，它通过数值模拟来计算风场和建筑表面的相互作用。
此外，基于结构动力学的理论分析方法，可以建立建筑的数学模型，计算其固有频率、振型和响应等。
在风振分析中，建筑的外形和结构形式对风振特性有着显著的影响。
流线型的建筑外形通常能够减少风的阻力和压力差，从而降低风振响应。
例如，一些现代化的高层建筑采用了逐渐收分的外形或者带有弧形边缘的设计。
结构的刚度和质量分布也会影响固有频率和振型，从而改变风振的响应特性。
增加结构的刚度，如使用更强大的梁柱体系或增加剪力墙，可以提高建筑抵抗风振的能力。
当分析出高层建筑可能存在较大的风振风险时，就需要采取相应的控制措施。
一种常见的方法是增加结构的阻尼。
阻尼可以消耗振动能量，减小振动的幅度。
通过在结构中安装阻尼器，如粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）或调谐液体阻尼器（TLD）等，可以有效地控制风振响应。
以 TMD 为例，它通常由质量块、弹簧和阻尼器组成，其固有频率被调整到接近建筑的主要振动频率，当建筑发生振动时，TMD 产生相反的力来抵消振动。
高层建筑结构设计中的风振问题及其防护措施
高层建筑结构设计中的风振问题及其防护措施近年来，随着城市化进程的加快，高层建筑在城市中的数量逐渐增多。
然而，高层建筑的设计与施工并非易事，其中一个重要的挑战就是风振问题。
高层建筑容易受到风的影响，导致结构产生振动，给建筑的稳定性和安全性带来威胁。
因此，研究高层建筑结构设计中的风振问题及其防护措施显得尤为重要。
首先，我们需要了解风振问题的成因。
高层建筑在面对风力时，会受到风的作用力。
这种作用力会引起建筑结构的振动，甚至可能发生共振现象。
共振是指建筑结构的固有频率与风力作用频率相吻合，导致振幅不断增大，最终可能引发结构破坏。
因此，准确评估风力对建筑结构的影响，并采取相应的防护措施至关重要。
其次，我们需要了解高层建筑结构设计中的风振防护措施。
一种常见的方法是通过结构设计来减小风对建筑的影响。
例如，在建筑外形设计阶段，可以采用流线型的外形，减小风的阻力，降低风力作用力。
此外，还可以通过增加建筑的刚度和强度来抵抗风力。
在结构设计中，可以采用钢筋混凝土框架结构或钢结构，提高建筑的整体刚度。
同时，在建筑的关键部位，如楼顶和底部，可以增设加强构件，以增加结构的强度。
另一种常见的防护措施是采用风振减震技术。
风振减震技术主要通过引入减震装置来减小结构的振动。
其中，一种常见的减震装置是阻尼器。
阻尼器可以通过消耗结构振动的能量，减小振动幅度。
常见的阻尼器包括液体阻尼器、摩擦阻尼器和粘滞阻尼器等。
此外，还可以采用风振控制系统来监测和调整结构的振动。
这些控制系统可以根据实时的风力情况，调整建筑的结构参数，以减小振动幅度。
除了结构设计和减震技术，还有其他一些风振防护措施也值得关注。
例如，可以采用风洞试验来模拟真实的风力环境，评估建筑结构的风振响应。
风洞试验可以帮助设计师更好地了解风力对建筑的影响，并优化结构设计。
此外，还可以采用风振监测系统来实时监测建筑的振动情况。
通过监测系统，可以及时发现异常振动，并采取相应的措施，保证建筑的安全。
高层建筑结构风致特性分析及控制策略研究
高层建筑结构风致特性分析及控制策略研究随着城市化进程的加快，高层建筑在城市中的地位日益重要。
高层建筑的结构风致特性对于建筑的安全性和舒适性具有重要影响。
因此，对高层建筑结构风致特性的分析和控制策略的研究具有重要意义。
一、高层建筑结构风致特性分析高层建筑的结构风致特性主要包括风荷载、风振和风噪。
风荷载是指风力对建筑物表面的作用力，是高层建筑结构设计的重要参数。
风振是指风力作用下建筑物结构的振动现象，会对建筑物的舒适性和安全性造成影响。
风噪是指风力通过建筑物产生的噪音，会对周围环境和人们的生活造成干扰。
为了分析高层建筑的结构风致特性，可以利用数值模拟方法进行研究。
通过建立风场模型和高层建筑结构模型，可以模拟风荷载的分布和大小，以及风振和风噪的影响。
同时，还可以利用风洞试验等实验方法对模拟结果进行验证，提高研究的准确性。
二、高层建筑结构风致特性的控制策略为了控制高层建筑的结构风致特性，可以采取以下策略：1. 结构设计优化：通过优化高层建筑的结构设计，可以降低风荷载对建筑物的作用力。
例如，在设计过程中采用适当的形状和剖面，减小建筑物的风阻力，降低风荷载。
2. 风振控制技术：采用风振控制技术可以有效减小高层建筑结构的振动幅度。
常用的风振控制技术包括质量调谐振动器、阻尼器和减振器等。
这些技术可以通过改变结构的质量、刚度和阻尼等参数，减小结构的共振现象，降低振动幅度。
3. 声学控制技术：为了降低高层建筑结构产生的风噪，可以采用声学控制技术。
例如，在建筑物外表面增加吸音材料，减少风力通过建筑物产生的噪音。
同时，也可以采用隔音窗户等措施，减少风噪对室内环境的影响。
4. 环境规划与设计：在高层建筑的规划和设计过程中，应考虑周围环境的影响。
例如，合理布局建筑物的位置和高度，避免风道效应的产生。
同时，也可以通过绿化带和屏障等措施，减小风力对建筑物的作用力和噪音的传播。
结语高层建筑的结构风致特性对于建筑的安全性和舒适性具有重要影响。
受扰高层建筑的风致响应分析
（１） 平均响应。图 ６ 给出了 ４５°及 ９０°风向时东 楼沿 Ｘ 和 Ｙ 向的平均位移。由图可知，４５°风向时， 西楼的存在使东楼在 Ｙ 向平均位移有一定的减小， 减小量约 ７．５％ ；而 Ｘ 向平均位移减小较多，约为 ２０％ 。９０°风向时，西楼 （此时西楼处于东楼正前 方） 很大地减小了东塔楼的平均位移， Ｘ 向 （顺风 向） 的顶部位移仅相当于单独东楼时的 １２％ （由 ７７ ｍｍ 减小至 ９ ｍｍ，即减小量约为 ８８％）；而 Ｙ 向 （横 风向） 的顶部平均位移由 １ ｍｍ 增加至 １０ ｍｍ。由图
土木工程学报 ＣＨＩＮＡ ＣＩＶＩＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＪＯＵＲＮＡＬ
Ｖｏｌ ． ４０ Ｎｏ． ８ Ａｕｇ． ２ ０ ０ ７
受扰高层建筑的风致响应分析
周晅毅 黄 鹏 顾 明
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 ２０００９２）
摘要：受扰状态下高层建筑的静动力响应明显不同于单体建筑。以一实际姊妹塔楼为研究对象，根据风洞试验中
图 １ 具有东西塔楼的某高层建筑 Ｆｉｇ． １ Ｔｗｏ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
２ 风洞试验方法
图 ３ 单独东塔楼 Ｆｉｇ． ３ Ｓｉｎｇｌｅ ｅａｓｔ ｔｏｗｅｒ
风洞测压试验是在同济大学土木工程防灾国家实 验室风洞试验室的 ＴＪ－ ２ 大气边界层风洞中进行的。 根据该高层建筑周围数公里范围内的建筑环境，按照 文献［７］的方法将大气边界层流场模拟了 Ｂ 类地貌风 场，几何缩尺比为 １／３００。除了考虑两栋塔楼同时存 在的情况 （图 ２），还考虑了东塔楼先期建成，西塔 楼尚未建造的情况 （对此种情况，以下称为“单独东 塔楼”， 见图 ３）。
《2024年高耸板式塔的风振响应分析》范文
《高耸板式塔的风振响应分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断进步，高耸板式塔作为一种重要的建筑结构形式，在各种工程领域中得到了广泛的应用。
然而，由于高耸板式塔的细长结构特点，其在风荷载作用下的振动问题显得尤为突出。
风振响应分析对于高耸板式塔的设计、施工以及使用过程中的安全性和稳定性具有十分重要的意义。
本文将针对高耸板式塔的风振响应进行分析，以期为相关工程提供理论依据和参考。
二、风振响应基本理论风振响应是指建筑结构在风荷载作用下的动态响应。
高耸板式塔在风荷载作用下的振动主要由风的动态效应引起，包括风的速度、方向和频率等都会对建筑结构的振动产生影响。
在进行风振响应分析时，需要考虑结构动力学原理、空气动力学原理以及风荷载特性等多个方面。
结构动力学原理主要涉及结构振动的基本方程、振动系统的固有频率和阻尼比等。
空气动力学原理主要研究风的特性和与建筑结构的相互作用。
风荷载特性则需要考虑风速、风向、湍流强度等参数对建筑结构的影响。
三、高耸板式塔的风振响应分析方法针对高耸板式塔的风振响应分析，可以采用多种方法，如现场实测、数值模拟和模型试验等。
1. 现场实测法现场实测法是通过在高耸板式塔的实际环境中进行风速、风向、结构振动等参数的实时监测，获取实际的风振响应数据。
该方法可以直接反映高耸板式塔在真实环境下的风振响应特性，为分析和设计提供可靠的数据支持。
2. 数值模拟法数值模拟法是利用计算机软件对高耸板式塔进行风振响应分析的方法。
该方法可以通过建立精确的数学模型，模拟高耸板式塔在风荷载作用下的振动过程，得到结构的风振响应数据。
数值模拟法具有计算精度高、成本低等优点，已成为高耸板式塔风振响应分析的重要手段。
3. 模型试验法模型试验法是通过制作高耸板式塔的缩尺模型，在风洞试验中模拟实际环境下的风荷载作用，观察和分析模型的风振响应特性。
该方法可以直观地反映高耸板式塔在风荷载作用下的振动形态和响应规律，为分析和设计提供有价值的参考。
风力与地震作用下建筑结构的响应分析
风力与地震作用下建筑结构的响应分析在我们的日常生活中，建筑结构的安全性至关重要。
无论是高耸的摩天大楼，还是温馨的居民住宅，都需要经受住来自自然界的各种考验，其中风力和地震就是两个主要的威胁因素。
了解建筑结构在风力和地震作用下的响应，对于保障建筑物的安全和稳定具有极其重要的意义。
首先，让我们来谈谈风力对建筑结构的影响。
风是一种常见的自然现象，当它吹过建筑物时，会在建筑物表面产生压力和吸力。
这种风力作用可能导致建筑物发生摇晃、振动，甚至结构的损坏。
对于高层建筑和大跨度结构来说，风力的影响尤为显著。
在风力作用下，建筑结构的响应主要取决于风速、风向、建筑物的形状、高度、刚度以及表面粗糙度等因素。
比如，流线型的建筑外形通常能够减少风的阻力，从而降低风力对结构的影响。
而对于方形或矩形的建筑，其角落处往往会形成较大的风压，容易导致局部结构的受力过大。
另外，建筑物的高度也会对风力响应产生重要影响。
随着高度的增加，风速通常会增大，风的湍流特性也会更加明显，这使得高层建筑更容易受到风力的作用。
为了抵抗风力，工程师们在设计高层建筑时，通常会采用加强结构刚度、设置风阻尼器等措施。
接下来，我们再看看地震对建筑结构的作用。
地震是一种突然发生、破坏力极强的自然灾害，它会引起地面的震动，从而使建筑物受到水平和竖向的地震力。
与风力不同，地震力的大小和方向往往是不确定的，而且具有很强的随机性。
在地震作用下，建筑结构的响应取决于地震的强度、频谱特性、建筑物的结构形式、质量分布以及基础条件等。
例如，框架结构在地震中主要通过梁柱节点的变形来消耗地震能量；而剪力墙结构则依靠墙体的抗剪能力来抵抗地震作用。
为了提高建筑结构在地震中的安全性，工程师们通常会采取一系列的抗震设计措施，包括合理的结构布局、加强关键部位的配筋、设置抗震缝等。
此外，还会采用隔震和消能减震技术，如安装橡胶隔震支座、金属阻尼器等，以减少地震能量对建筑物的输入。
当风力和地震同时作用于建筑结构时，情况就变得更加复杂。
高层建筑负载激励下的风致响应研究
高层建筑负载激励下的风致响应研究高层建筑在现代城市中日益增多，其在风荷载作用下的响应问题备受关注。
一、高层建筑风致响应研究的背景与意义1. 背景随着城市化进程的加快，土地资源日益稀缺，高层建筑不断涌现。
这些高层建筑往往处于复杂的风环境中，风荷载对其结构安全和使用性能产生重要影响。
2. 意义研究高层建筑负载激励下的风致响应具有多方面的重要意义。
首先，从结构安全角度来看，准确了解风致响应可以为结构设计提供合理的依据，确保高层建筑在风荷载作用下能够满足强度和稳定性要求。
其次，对于建筑的使用性能，研究风致响应有助于优化建筑的舒适度设计，减少因风致振动引起的不适感，提高使用者的满意度。
此外，从经济角度考虑，合理的风致响应研究可以避免过度设计，降低建筑成本。
二、高层建筑风荷载的特性与分析方法1. 风荷载的特性- 高层建筑所受的风荷载具有复杂性。
其大小和方向随时间和空间变化，而且受到周围环境如地形、地貌以及相邻建筑物的影响。
- 风荷载可以分为平均风荷载和脉动风荷载。
平均风荷载主要与建筑物的体型系数和基本风压有关，而脉动风荷载则是由于风的湍流特性引起的，其具有随机性和动态性。
2. 分析方法- 对于风荷载的分析，常用的方法包括基于规范的方法和数值模拟方法。
基于规范的方法是根据相关的建筑结构荷载规范，通过确定体型系数、基本风压等参数来计算风荷载。
这种方法简单易行，但对于复杂的建筑体型和风环境可能存在一定的局限性。
- 数值模拟方法则是利用计算机技术，通过建立风场模型和建筑结构模型，对风荷载进行数值求解。
常用的数值模拟方法有计算流体动力学（CFD）方法。
CFD方法可以较为准确地模拟风场的湍流特性和建筑周围的流场分布，从而得到更精确的风荷载结果。
三、高层建筑的结构特性与风致响应分析1. 结构特性- 高层建筑的结构形式多样，包括框架结构、剪力墙结构、框架 - 剪力墙结构等。
不同的结构形式具有不同的力学特性，对风致响应的表现也不同。
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第 ４０ 卷 第 ８ 期
周晅毅等·受扰高层建筑的风致响应分析
获得的风压分布结果，计算塔楼结构的风致响应。风洞试验及结构响应计算不仅考虑了两栋塔楼同时存在的情
况，还考虑一栋塔楼先期建成，另一塔楼尚未建造的情况。细致分析了不同风向下结构的平均及脉动位移响应、
静动力干扰因子的特点。结果表明，施扰建筑位于受扰建筑正前方时具有最大的干扰效应，此时受扰塔楼的总位
移峰值最小；而当受扰建筑处于施扰建筑下游时，在风向偏斜时，受扰塔楼的总位移峰值最大。
引言
建筑物之间的流场干扰将使结构风荷载及风致振 动的特点发生改变。许多试验结果表明，当一座建筑 物附近出现一座同等或更大尺寸的建筑物时，作用于 该建筑物上的风力，在一些风向上会有较大的减小， 而在另一些风向上则会有很大的增加，某些情况下甚 至达到数倍之多［１］。Ｈｕａｎｇ 和 Ｇｕ 等［２］采用风洞模型试
的每个对角元对应一个风压时程，将｛ｐｊｉ｝进行自功率 谱密度函数分析，就得到力谱矩阵的对角元。将两个
不同的风压离散数据序列｛ｐｊｉ｝进行互功率谱密度函数 分析，就得到力谱矩阵的非对角元。
·１８·
土木工程学报
２００７ 年
采用平稳激励下线性系统随机振动的模态叠加法 编制了基于非定常风压的结构风致效应的计算程序 ＳＷＤＰ，该程序能方便地实现试验数据与有限元计算 数据之间的交互。用这一程序计算了建筑物的风致响应。
１ ２
ρＵ
２ ｉ
ＣｐＵｉ
为第
ｉ
个测压
点高度处的来流风速。对频率也必须进行相应的转
化。根据相似定律（ｎＬ／ Ｖ）ｍ＝（ｎＬ ／ Ｖ）ｐ （式中 ｎ 为频率， Ｌ 为几何尺寸，Ｖ 为风速；下标 ｍ 表示模型，ｐ 表示
原型），有 ｎｐ ＝ Ｌｍ／ Ｌｐ 。进行频域计算时，力谱矩阵 ｎｍ Ｖｍ／ Ｖｐ
６ 还可见，９０°风向单独东楼时 Ｘ 向顶部平均位移 （顺风向） 与 ４５°风向角时的位移差别不大，而 ９０°风 向时 Ｙ 向顶部平均位移 （横风向） 在有无干扰两种 情况下都比 ４５°风向角时小很多。
４ 风致响应计算及结果分析
４．１ 结构模态分析 图 ５ 给出了塔楼结构的前二阶振型。由图可知，
结构柔度较大，基频仅为 ０．１９５Ｈｚ。在两个正交轴方 向结构的自振频率很接近。
压力测量和数据采集由美国 Ｓｃａｎｉｖａｌｖｅ 扫描阀公 司的电子扫描阀、数据采集系统和计算机完成。在两 个塔楼模型上总共布置了 ９６８ 个测点。试验中风向角 间隔取为 １５°，共有 ２４ 个风向 （见图 ４）。从图 ４ 中 可清楚地看出东、西塔楼的位置 （见图中两个实心方 块，左侧为西塔楼，右侧为东塔楼）。通过风洞试验， 获得了作用在建筑物上的平均及脉动风压。限于篇 幅，本文不介绍风压分布结果，而着重讨论塔楼之间 的干扰对结构风致响应的影响。
关键词：高层建筑；干扰效应；模态叠加法；结构风致振动
中图分类号：ＴＵ９７３＋．２１３
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－１３１Ｘ （２００７） ０８－００１６－０６
Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｉｎｔｅｒ ｆｅｒ ｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ａ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｔｏｗｅｒ ｓ
第 ４０ 卷第 ８ 期 ２ ０ ０ ７年８月
土木工程学报 ＣＨＩＮＡ ＣＩＶＩＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＪＯＵＲＮＡＬ
Ｖｏｌ ． ４０ Ｎｏ． ８ Ａｕｇ． ２ ０ ０ ７
受扰高层建筑的风致响应分析
周晅毅 黄 鹏 顾 明
（同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 ２０００９２）
摘要：受扰状态下高层建筑的静动力响应明显不同于单体建筑。以一实际姊妹塔楼为研究对象，根据风洞试验中
３ 风致抖振响应计算方法
刚性模型表面第 ｉ 个测压点上的风压系数为｛ＣＰ，ｊｉ｝， ｊ＝１，２，……，Ｎ， 其对应的时间序列为｛ｔｊ｝，其中下标 ｊ 表 示第 ｊ 个采样数据。风场中建筑物上的气动力｛ｐ ｊｉ｝为，
图 ４ 模型方位角及风向示意图 Ｆｉｇ． ４ Ｗｉｎｄ ｄｉｒ ｅｃｔｉｏｎｓ
ｐ
ｊｉ＝
·１７·
１ 工程简介
该建筑包括东塔楼、西塔楼和周边裙房建筑。 东、西塔楼均为总高 ２３１．２ ｍ，宽约 ４５．０ ｍ，正方形 截面的超高层建筑 （见图 １），塔楼中心间距为 １０５．０ ｍ。 塔楼顶部为外露框架结构。该工程位于强台风区，当 地基本风压 （５０ 年重现期） 为 ０．６５ ｋＰａ。
图 ２ 东西塔楼 Ｆｉｇ． ２ Ｅａｓｔ ｔｏｗｅｒ ａｎｄ ｗｅｓｔ ｔｏｗｅｒ
图 １ 具有东西塔楼的某高层建筑 Ｆｉｇ． １ Ｔｗｏ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
２ 风洞试验方法
图 ３ 单独东塔楼 Ｆｉｇ． ３ Ｓｉｎｇｌｅ ｅａｓｔ ｔｏｗｅｒ
风洞测压试验是在同济大学土木工程防灾国家实 验室风洞试验室的 ＴＪ－ ２ 大气边界层风洞中进行的。 根据该高层建筑周围数公里范围内的建筑环境，按照 文献［７］的方法将大气边界层流场模拟了 Ｂ 类地貌风 场，几何缩尺比为 １／３００。除了考虑两栋塔楼同时存 在的情况 （图 ２），还考虑了东塔楼先期建成，西塔 楼尚未建造的情况 （对此种情况，以下称为“单独东 塔楼”， 见图 ３）。
（３） 峰值响应。东塔楼塔顶 Ｘ／Ｙ 向位移峰值定 义为 ＲＰｅａｋＸ／Ｙ＝ＲＸ／Ｙ±ｇσＸ／Ｙ，其中 ＲＸ／Ｙ 为塔顶 Ｘ／Ｙ 向的平 均位移，σＸ／Ｙ 为塔顶 Ｘ／Ｙ 向的位移根方差，峰值因子 ｇ 取 ２．５，式中的“±”是为了使 ＲＰｅａｋＸ／Ｙ 取得绝对值 最大。东楼顶的总位移峰值为 ＲＰｅａｋＴ＝ !Ｒ２ｐｅａｋＸ＋Ｒ２ｐｅａｋＹ 。 图 ８ 给出了东楼顶位移峰值随风向的变化。从图可 见，当西楼处于东楼的上游方向时 （４５～１３５°风向
Ｚｈｏｕ Ｘｕａｎｙｉ Ｈｕａｎｇ Ｐｅｎｇ Ｇｕ Ｍｉｎｇ （ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ， ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｗｏ ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｃａｓｅ ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｅｘｉｓｔｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｉｓ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｏｄｅ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｉｇｉｄ ｍｏｄｅｌｓ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ａｎｄ ｓｔａｔｉｃ／ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｔｏｗｅｒ ｌｏｃａｔｅｄ ｊｕｓｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｏｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｈａｓ ｔｈｅ ｇｒｅａｔｅｓｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｕｐｏｎ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｔｏｗｅｒ， ｗｈｏｓｅ ｔｏｔａｌ ｐｅａｋ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｓｔ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｌｏｃａｔｅｄ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｗｉｔｈ ａｎ ｏｂｌｉｑｕｅ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｒｅａｃｈｅｄ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｔｏｔａｌ ｐｅａｋ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｂｕｉｌｄｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｔａｌｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ； ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｅｆｆｅｃｔ； ｍｏｄｅ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ； ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｅ－ｍａｉｌ： ｚｈｏｕｘｙｔｊ＠ｍａｉｌ．ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ
如果忽略周边建筑的影响，考虑到两栋建筑的对 称性，可以设西楼为施扰建筑，东楼为受扰建筑。本 文对东楼的风致响应进行着重分析。限于篇幅，在这 里只给出有代表性的 ４５°、９０°风向时东楼结构位移 沿高度变化的结果 （风向角和东、西楼位置见图 ４）。
（１） 平均响应。图 ６ 给出了 ４５°及 ９０°风向时东 楼沿 Ｘ 和 Ｙ 向的平均位移。由图可知，４５°风向时， 西楼的存在使东楼在 Ｙ 向平均位移有一定的减小， 减小量约 ７．５％ ；而 Ｘ 向平均位移减小较多，约为 ２０％ 。９０°风向时，西楼 （此时西楼处于东楼正前 方） 很大地减小了东塔楼的平均位移， Ｘ 向 （顺风 向） 的顶部位移仅相当于单独东楼时的 １２％ （由 ７７ ｍｍ 减小至 ９ ｍｍ，即减小量约为 ８８％）；而 Ｙ 向 （横 风向） 的顶部平均位移由 １ ｍｍ 增加至 １０ ｍｍ。由图