x型超高层建筑扭转风荷载谱计算模型研究 - 空气动力学学报.pdfVIP

第27卷第2期 空气动力学学报 V01．27。No．2 2009年04月 ACTAAERoDYNAMICASINICA Apr．。2009 文章编号：0258—1825(2009)02—0147—07 X型超高层建筑扭转风荷载谱计算模型研究 金虎，楼文娟，沈国辉 (浙江大学建筑工程学院，浙江杭州 310027) 摘要：通过x型超高层建筑模型多点同步测压风洞试验．文中研究了高层建筑扭转风荷载系数平均值、均方根值 沿高度的变化规律。提出了X形高层建筑扭转动力风荷载功率谱密度函数的数学计算模型，并根据试验数据对模 型参数进行了拟合，结果表明该计算模型与风洞试验结果吻合较好。文中还探讨了各层扭转动力风荷载的相干特 性，以Vickery提出的尾流激励相干函数公式为计算模型，根据风洞试验数据利用最小二乘法拟合了模型参数，并 给出拟合的计算参数。文中最后研究了扭转风荷载与顺风向、横风向风荷载的相干性。并提出了相应的数学计算 模型，结果证明该模型与试验数据基本一致。 关键词：高层建筑；扭转风荷载；功率谱；相干函数 中图分类号tTU973文献标识码：A 到结构扭转动力风荷载时程，并以此为基础分析了结 0 引 言 构扭矩系数沿高度的变化规律；分析并给出了结构扭 转动力风荷载功率谱密度的数学解析模型，该模型与 高层建筑风致扭转振动会增大截面边界附近的 试验结果基本一致≯文中还对各层扭转动力风荷载的 位移和加速度，尤其是当结构平面不对称或结构的扭 相干特性进行了探讨，以风洞试验为基础，对Vick— 转与平动振型耦合时，扭转响应更加剧烈，而且高层 ery提出的尾流激励相干函数公式进行拟合，并给出 建筑居住者对于扭转振动比平动更加敏感，因此精确 各拟合参数；文中在最后研究了扭转风荷载与顺风 合理地确定作用于高层建筑上的扭转动力风荷载是 向、横风向风荷载的相干性，并提出了相应的数学计 非常必要的。顺风向湍流、横风向湍流和旋涡脱落激 算模型，结果证明该模型与试验数据吻合较好。 励是构成扭转风荷载的主要激励机制[1]，其中结构尾 流中的旋涡脱落引起建筑物两侧气压交替变化是主 1工程背景及风洞试验 要原因[23。Isyumov通过风洞试验研究了不同长宽 比的矩形建筑物在不同攻角下各个面动扭矩形成机 某超高层建筑高158m，标准层平面为X形，体 制及其对全部动扭矩的贡献[33；Solari将扭矩动力风型在顶部产生变化，从标准层的四个分支变成两个分 荷载分解为顺风向湍流、横风向湍流以及尾流激励的 支，丰富了建筑形象，见图l。由于该超高层建筑呈 贡献，并给出相应的数学计算模型口3；梁枢果提出了 X形布局，并且在顶部发生体型变化，我国规范对这 适用于各种长宽比矩形建筑物的扭转功率谱密度、均 种造型独特超高层建筑的风荷载缺乏准确完备的资 方根扭矩系数和Strouhal数的经验公式，并给出相料，因此为保证结构设计的安全、经济和合理，有必要 干函数的建议值C43，肖天鲞等研究了模型高度、高宽 进行该超高层建筑风压测定的风洞试验，为该建筑的 比和长宽比等因素对矩形高层建筑扭矩功率谱的影 抗风设计和舒适度验算提供精确可靠的数据。 响规律，并拟合了以风速、湍流度和边长比为参数的