采用外形氣動措施的高層建筑風荷載及其干擾效應研究.pdf

1、隨著結構分析設計水平的進步和施工技術的提高，世界各地超高層建筑逐漸增加。一方面，隨著高度的增加，超高層建筑的風敏感性愈發(fā)顯著；另一方面，隨著超高層建筑密集度的加大，相互之間干擾效應難以忽略。已有研究表明，采用外形氣動措施能夠有效地降低建筑的風荷載，節(jié)省成本。目前對干擾效應的研究主要限于方形或矩形截面高層建筑，對采用外形氣動措施的高層建筑干擾效應鮮有學者進行研究。本文采用計算流體力學（CFD）與有限元數(shù)值仿真相結合，以順風向及橫風向荷載、

2、干擾系數(shù)和頂點位移為指標進行評價，對采用外形氣動措施的高層建筑風特性及其干擾效應進行研究。本文的主要研究內容如下：
　　對采用外形氣動措施的高層建筑單體進行風荷載分析。選取的采用外形氣動措施主要有角部處理和螺旋上升兩種。對于角部處理建筑，通過大渦模擬得到順風向及橫風向風荷載時程，研究不同尺寸和形狀的角部處理對建筑風荷載的優(yōu)化機理；對于螺旋形建筑，采用定常分析，研究平均風荷載隨扭轉角度改變的變化規(guī)律。結果表明選擇合理的外形參數(shù)后，角

3、部處理建筑與螺旋形建筑均能實現(xiàn)較為顯著的氣動優(yōu)化效果。
　　對采用外形氣動措施的高層建筑與方形建筑相互干擾時的工況進行風荷載分析。采用CFD數(shù)值模擬對不同間距布置情況下，圓角建筑與方形建筑的干擾效應進行研究。與單體孤立建筑的風荷載進行對比，提出干擾系數(shù)實現(xiàn)對干擾效應的量化分析。此外，對建筑間距進行參數(shù)分析，參考荷載規(guī)范的做法，給出圓角建筑與方形建筑的干擾系數(shù)分布圖，為進一步的研究和工程應用提供參考。結果表明，圓角建筑位于風向上游時

4、，下游受擾建筑會對其風荷載產生一定影響，而螺旋形建筑在并列布置時，其橫風向會因為兩建筑外形差異不對稱性而存在一定平均風荷載。
　　根據(jù)本文確定的圓角建筑與方形建筑相互干擾的風荷載時程，充分考慮氣動阻尼的影響對結構進行風振響應分析?；诹鞴恬詈蠑?shù)值模擬，根據(jù)所選風速范圍，確定相應氣動阻尼，并將其轉換為結構等效阻尼比。利用ANSYS建立有限元模型進行風振時程分析，研究氣動阻尼對結構風振響應的影響。結果表明考慮干擾效應時，特定間距下圓角