多点风激励下高层建筑响应分析方法

以高层建筑风振响应分析方法为研究对象,推导了CQC方法和SRSS方法的计算公式;同时,特别介绍了谐波激励法(HEM),并在虚拟激励法的基础上提出了一种新的算法——谱分解法(SDM)。将这些方法用于广州西塔风振响应分析中,结果表明:CQC方法是精确算法,但计算量大;SRSS方法计算效率高于CQC方法,但会损失计算精度;HEM方法占用内存少,计算效率高;SDM方法具有和CQC方法一样的精度,但计算效率更佳。通过精度和效率的对比分析,建议在高层建筑风振响应分析中优先采用HEM方法和SDM方法。

受荷工字型钢梁腹板开孔监测研究

通过对受荷工字型钢梁腹板开孔试验的实时监测,分析不同工况下钢梁开孔前后的受力特性,监测结果表明:在开孔率较小时气割开孔导致的温度应变远大于开孔引起的受荷应变,并且开孔时在钢梁下架设临时支撑可以有效地降低残余应变.同时,结合有限元模拟,讨论了开孔形状、尺寸对钢梁力学性能的影响,结果表明:孔径在200 mm以内是钢梁开孔的合理选择.有限元模拟与现场试验结果的比较表明了在钢梁开孔现场试验的必要性.

高层建筑跃层柱稳定分析与讨论

针对高层建筑跃层柱稳定分析中经常出现计算长度系数过小的问题,讨论了稳定分析中欧拉公式的应用范围,整理了常见柱子的临界长细比和高宽比,建议稳定分析前进行稳定与强度控制判断。针对屈曲分析方法的合理应用问题,总结了常用的整体屈曲分析方法与局部加载分析方法各自的特点及适用范围,并提出了基于局部加载分析结果的反推算法,最后结合案例进行分析和探讨。研究结果表明:跃层柱计算长度系数过小的问题很可能是由于模型设置、稳定临界荷载计算等方面原因;验证欧拉公式的适用范围本质上是验证跃层柱是稳定控制还是强度控制;由屈曲分析获得临界荷载并反算的计算长度系数有可能是虚假值,应同时验证其对应的临界应力。反推算法结合了整体屈曲分析方法和局部加载屈曲分析方法各自的优点,可提高整体屈曲分析中寻找屈曲模态的效率。

广州珠江城超高层大厦施工过程力学分析

以广州珠江城超高层大厦为例,结合施工过程定期对该楼23～27层外伸及带状钢结构桁架进行现场应力应变监测.同时,采用有限元软件ETABS中的顺序施工模块功能,对该楼模型进行施工过程数值模拟分析.监测结果表明:钢结构是安全的;模拟分析理论值与实测数据吻合较好,表明有限元模拟分析计算模型和方法的正确性.研究成果可作为广州珠江城大厦安全施工控制方面的一项重要评估指标,同时对同类工程具有参考价值.

深圳甲子塘A座复杂超高层结构的抗震性能分析与设计

深圳甲子塘A座塔楼是平面和竖向存在多项不规则项的复杂超高层建筑,采用框支剪力墙结构体系。对主体结构进行多遇地震、罕遇地震作用下的计算分析及性能化设计,着重对框支转换结构采用ABAQUS软件进行了有限元分析,以及针对结构抗扭刚度偏弱的问题,对结构抗扭转性能进行了专项分析。分析结果表明,转换结构在大震作用下混凝土损伤较小,钢筋均未屈服;结构抗扭刚度偏弱,框架柱需附加抗扭钢筋及外围框架梁设置抗扭腰筋。通过对结构进行性能化分析及设计,结合相应的抗震加强措施,可有效保障结构的抗震安全性。

超高层建筑风致振动响应与结构动力特性实测研究

针对超高层建筑对风荷载的高敏感性,在台风作用下,实时同步测试超高层结构顶部的风速风向以及风振加速度,并基于原型实测数据研究和总结了台风作用下超高层结构的动力特征,进一步分析了平均风速与结构水平风致加速度之间相互影响关系,最后基于实测数据识别和讨论了本次台风环境下的结构阻尼比。研究结果表明,超高层建筑基阶自振频率处于0.12~0.2Hz是比较常见和合理的,阻尼比随着结构振动振幅的增加而增加,在一般的风环境下处于1%以内,可为结构设计提供参考和依据。

某超高层建筑在强台风下的风场原型实测研究

超高层建筑的阻尼较小、结构自振频率相对较低,对风荷载敏感,超高层建筑的结构设计在某些方面常常是风控。针对这个情况,以某超高层建筑为例,在强台风登陆情况下进行原型实测研究。通过在超高层建筑结构顶部持续的风场监测和数据采集,较为系统地探讨了台风的脉动风概率分布、功率谱和湍流强度等台风相关特征,以及阵风因子与平均风速之间的相互关系。相关研究结果可为台风作用下风场模拟、设计风荷载的选取等方面提供有价值的参考。

高层建筑基于风速风向联合概率分布作用的风致响应可靠度分析

为研究高层建筑多风向风致加速度满足人体舒适度要求的可靠度,推导了以结构顶部加速度响应均方根值表征的近似解析表达式,建立了风速风向联合分布的概率模型。并以广州西塔高层建筑为算例,结合其工程气象分析及风洞试验等相关资料,通过随机振动理论和曲线拟合方法,得到其在主要风向角下风致顶部加速度响应均方根值与10 m高度平均风速的拟合表达式。在此基础上,考虑平均风速服从Weibull分布,阻尼比服从正态分布条件下,基于条件概率,采用验算点法对此高层建筑在考虑风速风向联合概率分布情况下,满足重现期10年的顶部风致加速度响应(舒适度)要求的可靠度进行了分析,表明结构顶部重现期10年风致加速度失效概率在各方向有明显差别,说明考虑风速风向联合分布的风致结构舒适度失效概率计算的必要性。采用本文的验算点法对本算例高层建筑的可靠度分析,结果表明其对应重现期10年的考虑风速风向联合概率分布情况下满足舒适度要求的可靠度值达99.98%。

超高层强外框(筒)结构风致响应灵敏度分析

超高层强外框(筒)结构是一种加强外框而弱化内筒或只有内框的新型结构体系,为研究其风致响应对结构外框(筒)和内框(筒)构件的敏感性,以该结构体系为分析对象,针对强外框(筒)结构所涉及的结构构件类型,运用基于虚功原理和功能转换关系建立的结构自振周期和风致响应显式表达式,推导了响应和周期关于构件截面尺寸参数的灵敏度计算公式。将该灵敏度计算方法应用于强外框(筒)体系的案例分析,结果表明:该方法计算结构固有周期和风致响应灵敏度的精度较高;结构自振周期、顶部位移和层间位移角对外框(筒)构件截面参数较为敏感,验证了强外框(筒)体系设计思想的合理性。