计入风重耦合效应超高层建筑风振响应计算方法

风重耦合效应是指高耸结构侧向变形受到风和重力共同影响而引起结构动力特性发生变化的现象。为了研究风重耦合效应的作用机理,建立了结构几何非线性动力方程。对于顺风向风振,可以将方程分解为平均风作用下方程和脉动风作用下方程,脉动方程是非线性方程,其系数与平均风作用下结构位于相关。利用等效线性法可以将脉动方程转化为线性方程求解,最后通过随机振动理论获得结构响应解。计算结果表明:结构重刚比是影响风重耦合效应最重要的因素,顺风向脉动风产生的结构顶部的位移、速度、加速度响应以及底部弯矩响应变化量随着重刚比增大而增大,而对底部剪力响应没有影响。

计入风重耦合效应高耸结构顺风向响应分析

风重耦合效应是指高耸结构侧向变形受到风和重力共同影响而引起结构静力和动力响应发生变化的现象。为了研究风重耦合效应的作用机理,利用结构几何非线性动力方程和等效线性随机振动理论求解。计算结果表明,重刚比是影响风重耦合效应最重要的参数,其值越大,结构振动固有频率越小,结构响应越大。当结构重刚比较小时,地面粗糙度、结构固有阻尼和平均风速对风重耦合效应影响不大。当重刚比较大时,风重耦合效应随结构固有阻尼和平均风速的增大而减小。

基于风重耦合效应超高层建筑顺风向等效静力风荷载

等效静力风荷载是工程设计中常用的方法,风重耦合效应是指由风荷载引起的重力二阶效应。该文采用结构恢复力等价的原则,将结构恢复力准常定统计均方差作为脉动风等效静力荷载,经推导可以得到沿高度分布的等效静力风荷载。结果表明,计入风重耦合效应的等效静力风荷载表达式比常规表达式多了附加重力项。计算公式加入各分项的峰值系数可以得到设计所用的等效静力风荷载。计入风重耦合效应后的顺风向风振系数与规范给出的风振系数存在着差异,风重耦合效应引起在结构中下部分布值减小而上部分布值增大,结构的重刚比是产生风重耦合效应的重要的因素,其他因素影响不大。

考虑风重耦合效应的超高层建筑横风向随机风振响应

超高层建筑结构侧向刚度较小,风荷载作用下结构水平位移较大,重力作用则进一步加大水平位移,该现象称为风重耦合效应。横向风荷载由于作用机理的复杂性,其风重耦合效应问题关系到结构安全性。建立计入重力影响的结构动力方程,利用等效线性法,可求解横风向激励下的随机风振响应。结果表明:重力刚度比是一个决定性因素,当平均风速较小时,结构位移响应随着该参数值增长而增长;而当平均风速加大时,结构位移响应随着其增长先增大后下降。对于矩形截面的超高层建筑,当深宽比小于2时,横向风荷载与重力耦合效应先随深宽比减小而后增大。横风向的风重耦合效应作为一个重要因素必须在超高层建筑结构设计中加以考虑。

超高层建筑在风重耦合作用下响应分析

风重耦合效应是指高耸结构在风荷载作用下水平变形会受到重力的影响.为了有效分析超高层结构的风重耦合效应,文中建立了结构计算模型,推导了结构在风荷载和重力荷载共同作用下的动力方程,对结构自振周期、风振系数以及结构响应值的风重耦合效应影响系数进行计算与分析.参数分析表明:考虑风重耦合作用后结构自振周期变长,风振系数减小,同时超高层结构的重刚比、弯剪刚度比和竖向外形锥度的增长会加大风重耦合效应.建议对重刚比较大、体型复杂的超高层建筑进行风重耦合计算.