偏转风场下高层建筑设计风速的风向折减因子

提出了超高层建筑设计风荷载估算过程中考虑风场偏转影响的强风风速风向折减因子修正方法。在风洞中模拟了一个方形截面超高层建筑刚性模型。在偏转风场和无偏风场工况下,根据提出的修正方法计算了北京地区和南京地区高层建筑设计风速的风向折减因子,分析了风场偏转对高层建筑气动力风向折减效应的影响。结果表明,偏转风场会使建筑风压存在偏移现象,最不利风压出现的风向角与无偏风场下不同,而在考虑风向折减效应的风荷载估算方法中,如果忽略风场偏转的影响就可能导致超高层建筑风荷载的低估,使得结构设计偏于危险,提出的修正方法能够有效解决这一问题。

千米高度偏转风场风洞模拟技术研究

为研究超高层建筑的偏转风效应,以风场实测所得的指数律平均风速剖面和Ekman螺线型平均风向剖面以及《建筑结构荷载规范》中的湍流度剖面作为目标风场特性,采用自主设计的导流板系统并结合传统被动模拟装置成功模拟了缩尺比为1∶1000的千米高度偏转风场,分析了不同装置的调节规律.结果表明:模拟所得的平均风速剖面符合指数律,风速剖面指数约为0.09;平均风向剖面与Ekman螺线吻合很好,最大误差不超过1.5°;湍流度剖面基本处于“荷载规范”C类与D类地貌的湍流度剖面之间.以圆盘中心为基准点,偏转风场在顺流向-0.5~2 m、横流向-0.75~0.75 m范围内均匀性良好.模拟所得的千米高度偏转风场可为后续研究偏转风作用下千米级超高层建筑的风荷载和风致响应特性、评估偏转风效应奠定基础.

偏转风场下方形截面超高层建筑风致响应与气弹效应研究

超高层建筑具有轻质高柔的特点,强风作用下其气弹效应明显;且水平风向角沿高度偏转,导致超高层建筑的风荷载和风致响应与不考虑风向偏转时有明显不同。为此,完成了风向偏转角为25°的偏转风场及其无偏等效风场下一方形截面千米级超高层建筑的气弹模型试验,基于试验所得的模型顶点加速度时程,结合Hilbert-Huang变换方法和改进的随机减量法识别了气动阻尼比,对比分析了风向角、折减风速和有无风向偏转对气动阻尼比、极值加速度、涡激共振临界风速和锁定区的影响规律,探究了偏转风作用下千米级超高层建筑的风致响应、气弹效应和涡激振动等特性。研究结果表明:风向角对气动阻尼比和极值加速度影响较大,会显著改变其变化规律和涡激共振临界风速;基于频域分析所得的涡激共振临界风速小于由气动阻尼比或极值加速度确定的涡激共振临界风速,表明后者所反映的涡激共振特性具有滞后性,将导致结构不安全;相比无偏等效风作用,偏转风作用下水平向气动阻尼比较大,结构的顶点极值加速度较小,角部极值加速度的最大降幅可达38.3%。