高层建筑气动弹性的初步研究.doc

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1、摘要摘要随着科学技术的进步、社会的发展和城市化进程的加快，300米以上的高层建筑得到了迅猛地发展。由使用新材料、新工艺和新的施工技术建造起来的超高层建筑通常是轻质高揉结构，这类建筑对于风环境特别敏感，风荷载已成为超高层建筑的重要控制荷载。大量实验表明，超高层建筑的横风向动力响应通常要比顺风向的大。在工程应用中，横风向的等效静态风荷载有时甚至起到了决定性的作用。对于一些结构平面不规则的建筑，由于结构与风之间会相互影响，有时会使结构响应急剧放大而导致结构不稳定乃至破坏，影响结构使用和安全。因此，需要对一些超高层建筑进行气动弹性效应影响的研究。本文根据在建或已建成的众多超高

2、层建筑为考虑对象，设计制作了具有一定通用性的方形截面气动弹性模型。该模型对应的原型为455m高，宽51米，高宽比为9：1。通过一系列的加速度风洞试验，运用随机减量技术(RDT)结合ERA特征模态分析法识别出了结构的动力响应参数。同时根据高层建筑结构振动控制原理，设计了倒悬质量块的减振装置(TMD)。通过可调质量块来改变减振装置的参数，使其达到最好的减振结果。结果发现，减振参数的选取对减振效果起着重要的关系。在00时对x方向（顺风向），降低了振动响应；由于减振装置的安装使结构的固有特性发生了改变，使得其对y方向（横风向）振动响应的控制非常有限，没有达到预期的效果。最后，

3、通过和刚体模型数据进行了对比，发现在正常情况下，结构是很安全的，刚体模型试验数据是可靠的。虽然达到一定风速时，会有负的气动阻尼产生，但这只是短暂的且数值很小，可以忽略其影响。关键词：风洞实验；气弹模型；高层建筑；气动阻尼；随机减量技术；TMD减振控制；61AbstractAbstractAlongwithsociety'sdevelopment、improvementoftechnologyandcity-lizedproceeding,manytallbuildingsarebeingconstructedrapidly.Fortheuseofnewmaterial

4、、newcraftandnewconstructiontechnique，constructionsareturningsofterandlighter.Tothiskindofconstruction,thestructureisespeciallysensitivetowindload.Thewindloadhasbecometheextra-highbuildings'importantcontrollingload.Massiveexperimentsindicatethatextra-highbuildings'dynamicresponseincrossw

5、indisusuallygreaterthanthatinalongwind.Inprojects'application,theequivalentcrosswind'sstaticwindloadmayplayadecisiverole.Tosomeirregularstructures,becauseofmutualinfluencebetweenthestructureandwindload,sometimesthedynamicresponsemaybemadetoenlargesuddenlyandcausethestructureunstable.Thi

6、swillaffectthestructure'suseandsecurity.Therefore,weneedtodosomeaerodynamicresearchabouttheextra-highbuildings.Inthisarticle's3rdchapter,wedesignandmanufactureaelasticmodelbasedonGuangzhouwesttowerwhichis432mhigh,3rdhighinchinaand6thintheworld.Thebuildingselectstriangleroundarcplaneandu

7、sescorebarrelencryptionribcolumnstructure.Throughaseriesofaccelerationwindtunneltest,useRandomDecrementTechnology(RDT)andEigensystemRealizationAlgorithm(ERA)methodtoanalyzethestructure'sdynamicresponseandcharacteristicparameter.Bycomparingwiththerigidbodymodeldata,wediscovertha