湍流对高层建筑风效应影响的风洞试验研究

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1、学校代号10532学号B0901T0026分类号TU973+.213密级公开博士学位论文湍流对高层建筑风效应影响的风洞试验研究学位申请人姓名苏万林培养单位土木工程学院导师姓名及职称李正农教授学科专业土木工程研究方向工程结构抗风设计理论论文提交日期2017年12月01日学校代号：10532学号：B0901T0026密级：公开湖南大学博士学位论文湍流对高层建筑风效应影响的风洞试验研究国家自然科学基金资助(91215302，51478179，51178180)学位申请人姓名：苏万林导师姓名及职称：李正农教授培养单位：土木工程学院专业名称：土木工程论文提交日期：2017年12月

2、01日论文答辩日期：2017年12月14日答辩委员会主席：梁枢果教授WindTunnelTestsResearchonTurbulenceEffectsofWindActingonTallBuildingsbySUWanlinB.E.(HunanUniversity)2007M.S.(HunanUniversity)2009AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateS

3、choolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIZhengnongDecember,2017湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：曰期：＞丨７年／２月／ｊ曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用论文的规定，

4、同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于１、。保密□，在年解密后适用本授权书２、不保密０。（请在以上相应方框内打）７作者签名：戈乃抹曰期：Ｐ丨年Ｇ月３曰导师签名：ｊ＆政日期：年０月Ｇ日湍流对高层建筑风效应影响的风洞试验研究摘要风荷载是高层建筑的控制荷载之一，而来流风特性对高层建筑风荷载及其风致响应影响很大，特别是湍流强度对结构的脉动风效应影响

5、巨大。因此，研究湍流对高层建筑风效应的影响可以更好地理解结构风荷载和风致响应，从而提高结构的抗风性能，为拟建高层建筑的设计提供参考。风洞试验是结构抗风研究中最有效的方法，然而国内大部分均模拟荷载规范的四类风场，风洞内1m高处湍流强度达到20%的风场极少，导致高层建筑在高湍流强度下的风效应研究极少，因此，湍流对高层建筑风效应的影响还需要更加深入的研究。本文模拟出无湍流均匀风场、B类、C类、D类和D+风场总共五种风场。D+风场是在D类风场的基础上，基本不改变平均风剖面，只增加各个高度湍流强度所形成的风场，其中D类风场0.1m高处湍流强度26.2%，1m高处8.3%，D+风场

6、0.1m高处湍流强度33.3%，1m高处20.2%。然后在五种风场中对6个刚体模型（宽×长×高分别为：15cm×15cm×40cm、15cm×15cm×70cm、15cm×15cm×100cm、12cm×24cm×40cm、12cm×24cm×70cm、12cm×24cm×100cm）进行了风洞测压和测力试验，研究了高层建筑风效应受湍流的影响，主要研究工作和取得的成果如下：第一，对6个模型在五种风场中进行了风洞测压试验，通过对各个模型外表面典型测点风压系数的分布规律进行分析，研究了不同湍流强度对高层建筑表面风压幅值特性的影响。试验结果表明当湍流强度比我国D类风场的湍流强

7、度明显增大时，相对于D类而言任一模型4个立面平均风压系数在数值上都是增大的，甚至在D+风场中，背风面和侧风面出现了小正压。随着湍流强度增大，100cm、70cm的4个模型顺风向整体平均风荷载是减小的，但是，40cm的2个模型顺风向整体平均风荷载则是增大的。第二，对测压试验的数据进行频域分析，通过对所有模型脉动风压的水平相关性和竖直相关性、水平相干性和竖直相干性、脉动风压功率谱的水平和竖直变化等进行分析，研究了不同湍流强度风场对高层建筑表面风压频域特性的影响。随湍流强度的增大，迎风面测点间的水平和竖向相关系数均减小，背风面测点间的水平和竖向