房屋建筑中高层结构的抗风设计研究

本文探讨如何通过高层建筑的设计,实现对其风力负载的有效抵抗,通过构建高层建筑的风力防御理论,并结合实际案例,对风力对高层建筑的直接及间接影响进行了深入剖析,明确了在设计过程中需重点关注的问题和应遵循的步骤。借助动力学理论及有限元分析方法,得以模拟风力作用下高层建筑的反应,进而识别出提升高层建筑风力防御能力的关键技术。研究结果显示,合理的结构设计、风振控制策略以及建材选择在提高建筑风防性能方面具有决定性作用。尤其在设计阶段便考虑抗风设计,不仅能为高层住宅建筑提供卓越的稳定性,降低季风、台风等极端气候引发的风害,还能显著提升建筑的舒适度和使用寿命。此项研究为高层住宅建筑的抗风设计提供了理论依据和实用建议,对于推动住宅建筑实践中风荷载的科学管理具有重要的指导意义。

高层建筑风振分析中的模态组合问题

大多数超高层建筑具有两个侧移振动固有频率非常接近的特点,使得风振响应分析中不能忽略其模态相关性。但目前普遍采用的SRSS(Square Root Squares)与CQC(Complete Quadratic Combination)模态组合方法存在理论上的不足,在实际工程应用中不能正确把握风致结构响应特点,对结构的抗风优化设计带来一定的困惑甚至误导。理论分析与数值计算证实了这两种方法的缺陷。SRSS方法完全忽略了模态相关性。CQC方法虽然在一定程度上考虑了模态相关性,但未能反映模态相关性中的相位关系,导致过于保守的计算结果。根据随机振动的基本理论,可建立基于风荷载互谱密度函数的模态组合新方法(称为"CS模态组合法")。这一方法能够完整考虑相邻模态之间的幅值相关性与相位相关性,原理清晰,计算简单,具有实际可操作性。与时域模拟结果的比较验证了这一新方法的可靠性与精确性。

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。

基于风观测塔和风廓线雷达实测的强台风黑格比风剖面研究

利用两座风观测塔和一台风廓线雷达对强台风黑格比的实测结果,研究了台风黑格比近地塔层和边界层风剖面特征。结果表明:在近地塔层风剖面,陆地来风时,最大风速高度高于70m,且指数律剖面指数α随着风速的增大而减小;海面来风时,最大风速高度约为50m,指数律剖面指数α随着风速的增大而增大。在边界层风剖面,台风黑格比前眼壁强风区梯度风高度为450m,后眼壁强风区为300m,外风场为200m。指数律和对数律剖面可以用来描述台风黑格比眼壁强风区300m高度以下和外风场200m高度以下的风剖面,但是风剖面参数不符合规范推荐值,D-H模型参数不适合描述其风剖面,需进行修正。