高层建筑顶部横梁的风效应-华南理工大学风洞试验室-亚热带建筑.PDF

振　动　与　冲　击 第３５卷第５期 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫ Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．５２０１６　  高层建筑顶部横梁的风效应 刘慕广，谢壮宁，石碧青 （华南理工大学 土木与交通学院，亚热带建筑科学国家重点实验室，广州　５１０６４１） 　　摘　要：结合ＣＦＤ数值方法和风洞试验分析了高层建筑顶部横梁的气动力和风荷载特性。ＣＦＤ数值结果显示建 筑顶部绕流会显著增大横梁处的气流风攻角；横梁气动力的数值计算结果和风洞试验结果均证实横梁为驰振稳定截面； 风振分析显示横梁的峰值升力大于峰值阻力，通过进一步分析广义力功率谱密度函数和频率比对峰值升力的影响，证实 横梁在５０年重现期强风作用下处于涡激共振状态。 关键词：高层建筑；横梁；风洞试验；数值模拟；气动力；涡激共振 中图分类号：ＴＵ９７３＋．３２　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３４６５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｖｓ．２０１６．０５．０１６ Ｗｉｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｍａｔｔｏｐｏｆｈｉｇｈｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ＬＩＵＭｕｇｕａｎｇ，ＸＩＥＺｈｕａｎｇｎｉｎｇ，ＳＨＩＢｉｑｉｎｇ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｕｂｔｒｏｐｉｃａｌＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ， ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４１，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅａｎｄｗｉｎｄｌｏａｄｏｆａｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｍｌｏｃａｔｅｄａｔａｔａｌｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｔｏｐｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＣＦＤｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔｔｈｅｗｉｎｄａｔｔａｃｋａｎｇｌｅｏｆｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｍｉｎｃｒｅａｓｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｄｕｅｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｉｒｆｌｏｗａｒｏｕｎｄｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇ ｔｏｐ．Ｂｏｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｂｅａｍｓａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｏｓｅｇａｉｎｅｄｆｒｏｍｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｂｅａｍｈａｓａｓｔａｂｌｅｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｆｏｒｇａｌｌｏｐｉｎｇ．Ｔｈｅｗｉｎｄｉｎｄｕｃｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｂｅａｍ ｒｅｖｅａｌｅｄｔｈａｔｉｔｓｐｅａｋｌｉｆｔｉｓｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｉｔｓｐｅａｋｄｒａｇ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｏｗｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄｆｏｒｃｅ ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｔｉｏｏｎｐｅａｋｌｉｆｔｗａｓｆｕｒｔｈｅｒｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｉｔｗａｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｍｈａｓｖｏｒｔｅｘ ｉｎｄｕｃｅｄｒｅｓｏｎａｎｃｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｓｔｒｏｎｇｗｉｎｄｗｉｔｈ５０ｙｅａｒｒｅｔｕｒｎｐｅｒｉｏｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｂｅａｍ；ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆｏｒｃｅ； ｖｏｒｔｅｘｉｎｄｕｃｅｄｒｅｓｏｎａｎｃｅ 　　风荷载作为高层、超高层建筑的主要荷载，是控制 可能存在气动失稳的可能，在高层建筑顶部的强风作 高层建筑安全性、舒适性、经济性的主要因素之一。目 用下极易发生脱落或损坏。相