200m级住宅类超高层建筑风致响应及抗风措施研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yelangqishi
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随着社会经济和工程技术的发展,超高层建筑越来越普及,住宅类建筑的平面形式也随着建筑功能等需求发展为大深宽比平面或复杂平面形式。超高层建筑具有质量轻、柔度大、阻尼小、固有周期长等特点,导致结构对风荷载敏感,在结构设计中风致响应和荷载是主要控制性因素。在实际工程项目中,往往出现以规范公式计算得到的横风向风致响应偏高、超过相关规范限值的情况。结构抗风设计中常采用对平面角区进行凹、切角等气动措施来减缓结构的风致响应,但相关结论均是出自于单体矩形平面建筑的试验结果,在实际工程中,建筑平面形式以及周边建筑往往更复杂,这些措施的减振效果不明确,其适用性需要进一步通过试验进行评价。本文通过风洞试验,对200m高的不同深宽比平面的超高层风致响应、不同气动措施对不同平面建筑风致响应的影响以及气动措施在复杂周边环境下的适用性等方面进行了研究,以下为本文所做的主要工作和得到的主要结论:(1)对不同深宽比的矩形平面超高层建筑的风致响应(WIR)进行研究,分析深宽比、阻尼比、湍流度等因素对WIR的影响,并将试验结果与《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的结果进行对比,研究表明:超高层建筑的横风向和顺风向WIR均随深宽比增大先增大后减小,在深宽比为1时达到最大值;各深宽比工况的试验WIR普遍小于GB50009-2012的计算结果,其中C类地貌下平面深宽比为1.5的工况其规范结果为试验结果1.97倍;B类地貌的WIR均大于C类地貌,且两地貌下各工况WIR的差异随深宽比增大而减小。(2)对部分深宽比平面超高层建筑凹角气动措施(包括小凹角、大凹角、组合凹角等)的减振效果进行研究,得到的主要结论如下:不同凹角措施受具体凹角率、朝向和平面深宽比的影响会呈现不同的减振效果;当窄边迎风时,小凹角对深宽比为3的平面具有较好的减振效果,且在10%凹角率时,减振效果最佳,为24.14%,相同气动措施对平面深宽比为4的没有明显的减振效果;当宽边迎风时,设置大凹角对(多联)T型平面有较好减振效果;在高湍流度的C类风场,凹角措施的减振效果有所削弱。(3)以某超高层建筑为例,对其不同气动措施的抗风效果及其在复杂周边环境下的适用性进行研究,研究表明:采用在副塔迎风面两个角区做凹切角处理可以不同程度地消减结构的横风向风致响应,单体和全周边情况下分别可较无优化平面降低9%和12%,位于建筑风敏感角度下游的主塔对副塔旋涡脱落的抑制能很好地降低副塔横风向WIR。
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