中日基础隔震建筑抗风设计方法对比研究

根据中国GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》(简称中国隔标)和日本《隔震建筑物的抗风设计指南》(简称日本指南)等相关规范,从抗风设计目标、风荷载、风致响应计算和安全性评价等方面对两国基础隔震建筑抗风设计方法异同进行比较,并分别按两国规范对一基础隔震建筑进行顺、横风向抗风设计与分析,进一步说明两国设计方法的差异。分析研究表明:中国隔标和日本指南均采用舒适度和安全性两阶段设计,但舒适度和安全性设计风荷载的重现期不同,前者为10 a和50 a,后者为1 a和500 a;舒适度验算,中国隔标采用与频率无关的加速度限值,而日本指南采用与频率相关的加速度限值,且考虑感知概率;安全性阶段隔震层极限状态,中国隔标限制在弹性范围内,日本指南则允许进入塑性状态;中国隔标与日本指南对台风影响的考虑、脉动风速谱和等效风荷载计算方法均不同;风响应计算与安全性评价,中国隔标采用弹性方法验算隔震层位移在弹性范围内,不需任何安全性评价,但易出现隔震与抗风不协调,需采用变刚度抗风装置调整设计等措施;日本指南采用由隔震层和隔震构件剪力与屈服力的关系分为3个等级的弹塑性方法,根据不同安全性评价项目采取相应的评价方法,充分利用隔震构件性能抗风,一般不会出现隔震与抗风不协调。提出我国今后开展基础隔震建筑抗风研究的建议。

杭州国际中心超高层结构抗风设计

杭州国际中心项目包括两栋超高层塔楼(主塔、副塔)及相连裙房,两栋塔楼采用钢筋混凝土核心筒-钢梁-钢管混凝土柱结构体系。塔楼平面为短边凹入的近矩形,立面为竹节造型,结构侧向刚度较柔、横风向响应较大。通过风洞试验,研究了各风向角下有周边建筑、最不利风向角下无周边建筑工况下的风荷载。结构风振舒适度分析采用根据当地风气候分析所得的折减后10年重现期风速值,并补充验算了1年重现期风振舒适度。针对风致加速度响应较大的副塔进行了敏感性分析,对结构构件进行了适当的加大。结果表明:风洞试验结果大部分略大于规范风荷载,但是二者相差不大,风荷载沿竖向分布较均匀,未由于体型特殊而产生不合理的较大风致响应。两栋塔楼风振加速度均能满足正常使用要求。

钢构高层住宅风致激励黏滞阻尼系统减振设计

钢构高层住宅周期长刚度弱,结构的风振响应较为显著。对钢构高层住宅的风振响应进行控制可以有效提升结构的舒适度、刚度和强度性能。减小结构的风振响应可以通过提升结构刚度和附加减振装置两种方式。大量研究表明,相比于提升结构刚度,附加减振装置是更为有效的风振控制措施。黏滞阻尼装置可以实现多荷载和多性能的结构减振,具有非常广阔的工程应用前景。对高层钢构塔楼的风振响应和集成黏滞阻尼装置的减振系统进行研究,确定黏滞阻尼装置的最优布置和数量,并进一步探讨如何在满足风振指标的前提下降低结构材料用量。最后以150m钢构居住塔楼为工程案例进行分析,表明集成黏滞阻尼装置可以在有效提升钢构高层塔楼的风振性能的同时降低结构的材料用量。

水闸房屋建筑设计中抗风设计研究

以某市水闸建筑设计项目为例,在重点考虑水闸抗风设计标准、设计风荷载等参数的基础上,进行项目建筑设计中抗风设计研究,对屋面建筑、门窗建筑等两个影响风压的主要因素进行分析,在此技术上提出了在屋面形状、女儿墙、门窗玻璃厚度、面积及其窗体、密封性等方面的抗风具体设计。

高层建筑抗风优化设计和风振控制相关问题研究

高层建筑的兴建已成为现代城市建设的必然趋势。但随着高层建筑的不断增多,其面临的抗风能力和风振控制问题也越来越严重。因此,高层建筑的抗风优化设计和风振控制措施显得尤为重要。文章将梳理高层建筑抗风优化设计方法和风振控制措施,为高层建筑设计提供一些参考。

典型体型高层建筑双层幕墙风压分布试验

为了明确高层建筑双层通风幕墙的风荷载取值以及与单层幕墙的差异,分别对具有弧形和L形廊道式双幕墙的圆柱形和矩形高层建筑进行风洞试验研究,通过对内外层幕墙平均风压、脉动风压随位置及风向角的分布,以及各测点全风向角下最大正、负风压的对比分析,结果表明:廊道内任意处,外幕墙内侧和内幕墙外侧承受的风压基本一致;在整体结构抗风计算时,风荷载可按相同体型单幕墙建筑的风载取值;双幕墙内幕墙的风载可按单幕墙下的进行取值,并将偏于安全.外幕墙的风载,对圆弧的中段或L形的长边,可按单幕墙的适当折减;对圆弧的端部或L形的拐角及短边,需要进行放大.

高层建筑和高耸结构抗风设计评述

系统总结了高层建筑和高耸结构抗风设计的国内外研究成果。首先介绍风振反应和风振控制的研究进展情况，且进行了全面系统的评述，然后提出若干值得研究的问题。

矩形建筑双层幕墙的风荷载特征及阵风系数

采用刚性模型风洞试验和内、外层幕墙同步测压技术对矩形建筑的风荷载和阵风系数的分布规律进行详细研究,探讨了内、外层幕墙在不同气流流动区域内的风荷载大小关系.结果表明,涡脱落产生的强大吸力无论是平均风压还是脉动风压均主要作用在外幕墙上,而气流附着及气流碰撞产生的压力主要作用在内幕墙上;双层幕墙的阵风系数随测点和风向角的变化较大,平均风压越小,阵风系数越大,但对于在控制风向角下的最大瞬时风压,其内、外层幕墙的阵风系数均与规范值十分接近。根据试验结果,提出了矩形双层幕墙建筑的内、外层幕墙墙面和墙角体型系数的建议值.

降低超高层建筑横风向响应气动措施研究进展

随着科学技术的进步,现代超高层建筑向高柔方向发展,其横风向荷载和响应问题越来越显著,成为结构设计中必须重点关注的问题.降低超高层建筑横风向荷载和响应的措施主要有空气动力学措施(简称气动措施)、结构措施以及外设阻尼器措施三种,其中气动措施的机制是通过设计合适的建筑外型(或适当的局部修正)使其满足抗风要求.对超高层建筑抗风气动措施的研究成果进行了总结,这些措施主要有:选择气动性能好的基本截面形状,横截面角部处理、横截面沿高度变化、立面开洞等.同时,还指出目前研究和工程应用中需要注意的问题,以及对今后研究提出建议.

高层建筑玻璃幕墙线性和非线性抗风动力可靠性分析(1)

研究了风荷载的统计方法；然后用板理论建立了幕墙的线性和非线性风振响应分析模型；继而用振型分解法建立了线性风振响应的计算公式，用伽辽金法和改进的等效线性化法求解了荷载为非零均值的非线性风振响应方程；最后依据定义，用泊松过程法建立了线性动力可靠性的计算公式，针对非线性最大动应力是一非高斯随机过程情况，用泊松法和非线性变换，建立了非线性动力可靠性的计算公式，并给出算例；从而给出了幕墙线性和非线性抗风动力可靠性分析的一整套方法。

高层建筑玻璃幕墙线性和非线性抗风动力可靠性分析(2)

３动力可靠性分析若结构的使用期限为Ｎ年，假设每年的标准高度年最大平均风速为伯努利试验，幕墙的刚度、强度不随时间变化，则Ｎ年内幕墙在风载作用下的动力可靠性Ｐｓ（Ｎ）为：Ｐｓ（Ｎ）＝［Ｐｓ（１）］Ｎ（７２）式中，Ｐｓ（１）为幕墙的年动力可靠性，其值由下式...

台风下香港K11大楼风振响应实测及分析

对香港K11大楼开展台风下风振响应实测研究,给出2008年台风北冕(Kammuri)作用下该楼的风振响应实测数据.基于三阶和四阶统计量对其风振加速度的时程数据进行统计分析,评价该大楼的风振舒适度.利用谱分析识别结构的自振频率,与该楼的有限元计算及自振频率经验公式结果进行对比.并通过基于零穿越率的峰值因子法和基于经典极值理论的改进Gumbel法对加速度响应的峰值因子进行计算,结果表明,两种方法所得结果基本一致,而GB50009-2001取值偏低.

高层建筑抗风优化设计和风振控制相关问题研究

高层建筑由于自振周期长、阻尼小,其高柔的特征使其对风荷载特别敏感,风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载,因此在强/台风作用下,其抗风设计须在满足规范安全要求的前提下,同时又要经济实用和结构性能高效,为此,开展高层建筑抗风优化和风振控制方面的研究具有十分重要的现实意义。该文在对高层建筑抗风优化设计和风振控制研究现状做简要介绍的基础上,首先根据风荷载的特点,着重研究了考虑风速风向联合概率分布和基于可靠度及性能化的高层建筑抗风设计方法,采用最优准则法,以结构的总重或总造价为目标函数,以顶部位移、层间侧移以及顶部风致加速度为约束条件,对高层建筑结构杆件截面抗风优化设计的相关问题进行了研究。同时为提高基因遗传智能优化算法的收敛速度和获得最可能优化解,该文提出了传统基因遗传的改进算法(如基于改进罚函数及分级遗传算法)用于结构抗风优化设计。在结构拓扑抗风优化方面,则主要引入分层优化的概念,对变密度法和改进动态进化率的双向渐进拓扑优化方法,应用于抗风结构的拓扑构型优化算法进行了相关研究。通过实例分析验证了上述结构抗风优化算法的高效和正确性。在风振控制方面,该文结合摩擦摆系统和调谐质量阻尼器各自的优点,提出了摩擦摆调谐质量阻尼器(FPS-TMD)被动控制系统,对其力学和动力特性,以及高层建筑顶部带FPS-TMD系统的风振控制理论,进行了相关研究。以结构控制第三代Benchmark模型为实例,研究顶部带FPS-TMD系统的高层建筑风振控制效果,同时结合该文开发的基于小型电振动台的实时混合实验测试平台,采用风振控制实时混合实验结果与理论模拟计算结果的对比,验证了该文提出的FPS-TMD被动控制系统,应用于高层建筑风振控制的有效性。

沙尘暴天气下城市中心边界层风剖面观测及分析

对沙尘暴天气下北京气象塔8～320m高度之间的风速和温度资料进行统计分析,结果表明在位于城市区域的气象塔周围平均地面粗糙长度为1.5m、零平面位移约为17.5m。观测的风速、风向剖面在47m、100m和200m高度处出现"折点",100m以下的风向剖面,其风向相对于低处有顺时针旋转的趋势。考虑和不考虑零平面位移拟合的风速剖面指数α均值分别为0.278和0.348,标准差分别为0.052和0.063,两种情况下的α值都有随着风速的增大而减小的趋势。指数律和修正对数律能够较好地描述300m以下平均风速沿高度的实际变化规律,而对数律在强风条件下的适用范围为200m左右。在三层不同高度实测的三正交方向的湍流度之比与已有的经验公式有一定差别,实测顺风向湍流度大于日本规范的结果。

高层建筑TMD风振控制优化设计

本文探讨了高层建筑 TMD风振控制优化设计方法。研究了高层建筑 TMD风振控制最优参数取值问题。给出了高层建筑 TMD风振控制设计步骤。

国外高层木结构研究综述

整理和分析了国外高层木结构研究现状,重点介绍了适用于高层木结构的正交层板胶合木(CLT)的最新研究进展,指出纵横交错的层板在承受平面外荷载时,其横向层的滚动抗剪性能需重点关注.针对高层木结构的关键问题,即结构体系、结构抗震与抗风性能、节点连接和抗火性能的研究进展进行了综述,指出结构体系中抗侧力性能、构件间的连接以及力的传递是今后研究的重点;高层木结构抗火性能的研究可以借鉴低层和多层木结构,但高度和人群密集的影响需特别关注.最后,对我国高层木结构的发展进行了展望,对关键问题进行了分析和总结.

高层建筑风振控制基于规范的实用设计方法

在建立了设置被动减振装置的高层建筑风振控制效果结构等效阻尼比计算公式的基础上，依据《建筑结构荷载规范》和高层建筑结构设计规程提出了设置被动减振装置高层建筑风振控制基于规范的实用设计方法。应用本文方法对设置矩形ＴＬＤ的上海中环广场超高层建筑的计算结果表明：本文方法具有简单、直观，且可与常规的结构抗风设计结果进行直接比较的特点，是风振控制规范化的一种设计方法，完全可为广大结构工程师所接受。

我国高层建筑抗震设计的若干问题

回顾与分析了我国高层建筑的发展；讨论了我国高层建筑结构抗震设计的几个问题：材料与结构体系，构件变形能力与轴压比，弹塑性时程分析与弹塑性静力分析，以及基于位移的抗震设计。

高层建筑玻璃幕墙的风压和风振计算

本文根据风载及玻璃幕墙变形特点，探讨了简便、实用的玻璃幕墙风载计算公式；用板的随机振动理论，建立了玻璃幕墙风振响应、风振力、风振系数的严密计算公式；针对国际流行的Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ风谱，给出了简便、实用的风振系数表达式。本文结果可适用于其它材料的幕墙，为工程设计提供了方便。

针对超限高层剪力墙中震拉应力问题的工程实践

水平地震作用会对高层结构的底部竖向构件产生轴向拉压作用。在高烈度地区,对超限高层建筑进行中震不屈服计算时,这种作用可引起结构底部某些剪力墙墙肢的拉应力,该拉应力可能大于混凝土抗拉强度标准值。在进行超限高层抗震专项审查时,按照《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》的要求,剪力墙构件需满足中震不屈服墙肢平均拉应力不超过2倍混凝土抗拉强度标准值的要求。基于高烈度地区的超限高层设计实践,讨论了中震计算方法;论述了剪力墙拉应力与受剪承载力的关系;阐述了墙体中震拉应力的工程计算方法;最后,给出了中震拉应力不满足要求时的一种工程处理方法。