高层建筑结构概念设计-抗风设计[详细]

英国千年桥桥址风环境风洞试验
高层建筑结构概念设计
香港火车站风环境风洞试验
高层建筑结构概念设计
风压数值模拟
高层建筑结构概念设计
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风压数值模拟
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风压数值模拟
高层建筑结构概念设计
风压数值模拟
高层建筑结构概念设计
风对构筑物的破坏
风对构筑物的作用从自然风所包含的成分 看包括平均风作用和脉动风作用，从结构的响 应来看包括静态响应和风致振动响应。平均风 既可引起结构的静态响应，又可引起结构的横 风向振动响应。脉动风引起的响应则包括了结 构的准静态响应、顺风向和横风向的随机振动 响应。当这些响应的综合结果超过了结构的承 受能力时，结构将发生破坏。
高层建筑结构概念设计
风对构筑物的破坏
• 对房屋建筑结构的破坏 • 桥梁结构的破坏 • 对输电系统等生命线工程的破坏 • 对广告牌、标语牌等的破坏 • 对港口设施的破坏 • 对海洋工程结构的破坏
风洞模型
刚性压力模型
最常用,用来量测表面风压力,确定风荷载 建筑比例约为1:300~1:500 一般采用有机玻璃 压力传感器测的平均压力和波动压力 试验时间约为60秒,相应实际时间1小时
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风洞试验
风洞模型
气动弹性模型
可精确考虑结构的柔度和自振频率，阻尼 的影响． 高宽比大于５，需要考虑舒适度的高柔建 筑采用． 模型制作麻烦，试验时间长．
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风洞试验
风洞模型
刚性高频力平衡模型
一轻质材料的模型固定在高频反应的力平 衡系统上，可得到风产生的动力效应． 需要有能模拟结构刚度的基座杆或高频力 平衡系统．
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风洞试验
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风洞试验
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香港青马大桥全桥气动弹性模型风洞试验
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同济大学风洞实验室
TJ-3大气边界层风洞：竖向回 流式低速风洞，试验段尺寸为2m 高×15m宽×14m长，其规模在 同类边界层风洞中居世界第二位。 在试验段底板上的转盘直径为 4. 8m，其转轴中心距试验段进口为 10.5m。并列的7台风扇由直流电 机驱动，每台电机额定功率为45 千瓦，额定转速为750转/分。试 验风速范围从0.2m/s～17.6m/s 连续可调。流场性能良好，试验 区流场的速度不均匀性小于2% 、 湍流度小于2% 、平均气流偏角 小于0.2°。
当风洞尺寸达到宽度为2～4米、高为2～3米， 长为5～30米时一般可以满足要求。
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风洞试验
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风洞试验
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风洞试验
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同济大学风洞实验室
TJ-1号风洞：直流闭口式低 速风洞。试验段尺寸为1.8m 宽、1.8m高、14m长。距试 验段入口10.5m处设有一个 转盘，用于改变模型的方位 角。试验风速范围从0.5m/ s～30.0m/s连续可调。流场 性能良好，试验区流场的速 度不均匀性小于2%、湍流度 小于1%、平均气流偏角小于 0.2°。
国外从1879年塔科马桥风毁以后开始风工程 研究，至今只有60多年，我国研究不到20年。
风工程研究近年在国内外发展很快，已形成 一门新兴学科，国际风工程学会和中国风工程学 会分别于上世纪 60 年代和 80 年代成立。
高层建筑结构概念设计
风工程学
近年来我国已建造并将继续建造大量的大 型风敏感结构。这些结构包括大跨桥梁、超高 层建筑和高耸结构以及大跨空间结构等。风荷 载是控制这些大型结构安全性和使用性设计的 主要因素。
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风洞试验
高层建筑结构概念设计
湖南大学风洞实验室
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湖南大学风洞实验室
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风洞试验
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同济大学风洞实验室
TJ-2大气边界层风洞：试验 段尺寸为3m宽、2.5m高、15 m长。空风洞试验风速范围 为0.5m/s～68m/s，风洞配 有自动调速、控制与数据采 集系统，建筑结构模型试验 自动转盘系统。转盘直径为 1.8m，其转轴中心距试验段 进口为10.5m。流场性能良 好，试验区均匀流场的速度 不均匀性小于1%、湍流度小 于0.46%、平均气流偏角小 于0.5°。
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汕头大学风洞实验室
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风洞试验 风洞模型
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风洞试验
风洞模型
刚性压力模型 气动弹性模型 刚性高频力平衡模型
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风洞试验
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风工程学
风工程研究方法
大气边界层风洞试验——最直接、最有效 风洞数值模拟——费用低、效率高 桥梁抗风、建筑结构抗风、建筑风环境
高层建筑结构概念设计
风洞试验
风洞模型试验是实验研究中的一项重要手段，它与构筑物 足尺实例是相辅相成的两个方面，当结构物未建成或无条件进 行实测时，模型风洞实验则是进行研究的唯一手段。通过对各 种特殊体型的高层、超高层建筑及建筑群的风洞试验研究，可 为设计提合理的参数，使拟建的建筑物安全可靠，经济合理。
国内风工程研究主要集中在高等院校，如同济大学、 湖南大学、西南交通大学和汕头大学等，国内风工程研究 在国际上的影响正在增大。
高层建筑Biblioteka Baidu构概念设计
风洞试验
高层建筑结构概念设计
高层建筑结构概念设计
风洞试验
建筑物的风洞试验要求在风洞中能实现大气边 界层范围内的平均风剖面、紊流和自然流动，即要 求模拟风速随高度的变化。
高层建筑结构 概念设计
第三章 抗 风 设 计
本章主要内容
风工程学简述 风荷载概述 基本风压 风压高度变化系数 风载体型系数 顺风向横风向振动响应 风振不适感的控制
高层建筑结构概念设计
风工程学
建筑风工程是一门综合性学科，涉及气象学、 空气动力学及气动弹性力学、结构工程学、振动工 程学等多门学科。