斜向风下方形断面结构驰振特性试验研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文斜向风下方形断面结构驰振特性试验研究ExperimentalStudyonGallopingCharacteristicsofStructureswithSquareCross-section培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：邓然然校内导师：马文勇教授校外导师：赵贞欣高工二〇一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

2、得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导

3、师签名：日期：摘要方形断面是土木工程领域中高耸结构常用的一种断面形式，方形断面高耸结构在特定风向角下会发生驰振，气动阻尼为负，结构从来流中吸收能量从而产生风致大幅振动，对结构造成较严重破坏。以往学者往往只针对垂直风向下方形断面结构研究其驰振气动力特性，而实际工程中的方形柱体结构常常处于斜向风作用下，其气动力的分布规律及估算方法尚不清楚，风致振动特性也尚不明确。本文针对斜置方柱静态气动力特性进行了刚性模型测压风洞试验研究，分析了斜向风作用下结构表面风压分布规律，风偏角、风向角对方柱结构气动特性的影响。并基于准定常假设对斜向风下方柱的驰

4、振特性进行了分析，得到了以下主要结论：(1)风偏角（来流垂直于结构轴向的分量与来流之间的夹角）较小时，采用传统风速分解法仅可以有效地估计驻点与分离点之间的风压，并不适用于斜置方柱完整气动力的估算；(2)当风偏角较小时，方形断面模型的静态气动力特性分布规律与垂直风向时基本一致，力系数的、风压系数的分布均在垂直风向时取得最大值，因此从静力角度看，当来流与结构轴向夹角较大时斜向风作用下结构的平均风荷载更小。(3)随风偏角的增大旋涡脱落强度减弱，旋涡脱落强度最强的位置自上游向下游移动，斯托罗哈数的极值增大，更用易引发涡激共振。(4)斜向风下

5、结构驰振不稳定区域比垂直风向下略有增大，发生驰振的临界风速也变小。斜向风作用下方形断面结构更容易引发驰振。关键词：方形断面结构；斜向风；风向角；气动力；驰振不稳定性AbstractThesquarecross-sectioniscommonlyusedinhigh-risestructuresincivilengineeringfield.Squarecross-sectiontoweringstructurewillhappengallopinginaparticulardirectionAngle,whileitsaerodyn

6、amicdampingisnegative.Thestructurehasalwaysabsorbedtheenergyintheflowtoproducethewindinducedvibration,whichcausedmoreseriousdamagetothestructure.Inthepast,scholarsusuallyonlystudytheaerodynamiccharacteristicsofthesquaresectionundertheverticalwinddirection.However,thest

7、ructureofthesquarecylinderintheactualprojectisoftenundertheactionofinclinedwind.Thedistributionlawandestimationmethodofaerodynamicforcearenotclear,andthecharacteristicsofwind-inducedvibrationarenotclear.Theanglebetweentheincomingflowdirectionandtheincomingflowperpendic

8、ulartotheaxialcomponentofthestructureisdefinedasthewinddeflectionangleΛ.Thewidelyusedsquarecylindersinengineeringarec