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随着经济的发展、科技的进步及城市人口的增长,超高层建筑得以迅速发展。利用新型材料,通过先进的施工技术建造起来的现代超高层建筑,通常是轻质、高柔、阻尼小,这类高层建筑对风特别敏感,风荷载是它的一种非常重要的、控制设计的荷载。
一直以来,多数研究人员对高层建筑的风荷载研究只针对矩形截面建筑,虽然也有一些是特殊截面,如:三角形、X型等,但是对于平行四边形这类截面的高层建筑研究较少,或者将之归为矩形截面一类。事实上,这类截面的高层建筑,无论是平均风荷载还是动力风荷载,都与矩形截面高层建筑的风效应有着很大的不同。
第二章 主要研究平均风荷载对平行四边形截面、矩形截面高层建筑弯扭的影响。文中采用了7个计算模型,分为三组,详细分析了这两类截面在基底弯扭系数、层弯扭系数以及扭转偏心率方面的差异;文中还针对不同宽厚比、不同高宽比的截面进行深入分析,并且始终将这两类截面的高层建筑进行比对,结果表明,平行四边形截面的扭转效应要比矩形截面明显突出,因此对这类截面的建筑在以后的风工程分析中需要特别关注其平均风的扭转效应。
第三章 重点考察一个接近于平行四边形截面的实际高层建筑(上海宝矿大楼)的弯扭风效应。
首先将模拟得到的计算结果与风洞试验结果进行对比分析,结果显示数值风洞与风洞试验结果基本一致;
同时,分析比较实际周围环境的干扰对这类截面高层建筑平均风弯扭效应的影响;
最后将实际的宝矿大厦替代为矩形截面形式,其他周围环境都未做改变,研究这两类截面的高层建筑在平均风弯扭效应上的差异。
第四章 主要考察了两种截面高层建筑在动力风荷载在顺、横、扭三风向上方的差异。本章采用已有文献中的平行四边形截面、矩形截面高层建筑刚性模型的高频天平测力风洞试验数据,并参考合适的等效风荷载及响应计算方法,将动力部分分为背景分量与共振分量分别进行计算与比较。对于加速度响应的计算,本文运用Matlab软件,由共振响应分量对应的等效静力风荷载计算各楼层峰值加速度,编写了简单的计算程序。由分析表明,平形四边形截面的弯扭响应不同于矩形截面。
第五章 对本文进行了总结与概括,并对今后的工作提出进一步展望。