【摘 要】
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超高层建筑已是现代城市中不可或缺的因素,随着结构形式、材料、技术的不断革新,最高建筑的记录不断被刷新,高层建筑柔度愈发增大,更易发生风致振动。传统的抗风设计通过增强截面、设置加强层的方法减小位移,不仅增加造价且存在诸多缺陷。除了调整结构布置和结构形式外,被动控制技术作为一种经济、高效的技术,已成为结构抗风设计的常用方式。本文以高层建筑中较为常见框架-核心筒结构作为研究对象,在现有研究中,学者们相继
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超高层建筑已是现代城市中不可或缺的因素,随着结构形式、材料、技术的不断革新,最高建筑的记录不断被刷新,高层建筑柔度愈发增大,更易发生风致振动。传统的抗风设计通过增强截面、设置加强层的方法减小位移,不仅增加造价且存在诸多缺陷。除了调整结构布置和结构形式外,被动控制技术作为一种经济、高效的技术,已成为结构抗风设计的常用方式。本文以高层建筑中较为常见框架-核心筒结构作为研究对象,在现有研究中,学者们相继提出各类伸臂桁架阻尼体系进行结构的风振控制,以及目前理论应用较为成熟的调谐质量阻尼器等,都对超高层建筑的风振响应有一定的控制作用。本文在现有理论的基础上,对带有伸臂桁架阻尼体系、调谐质量阻尼器体系的超高层建筑风振控制展开研究。选择具有一定代表性的实际工程作为算例,通过有限元软件ETABS建立分析模型,风荷载采用处理后对风洞试验数据。对比分析了调谐质量阻尼器及伸臂阻尼体系的振动控制效率,针对两种控制体系各自存在的不足,从两种途径进行优化设计,一是采用将二者组合形成混合控制的方式进行优化设计,二是对阻尼器的布置形式进行优化,提出两种改进的伸臂桁架阻尼器布置方式并分析其风振控制效果。主要包括以下内容:1、利用有限元分析软件ETABS,对某69层,高304.2m的框架-核心筒实际结构进行建模。在该模型基础上选取响应最大的风向角进行后续研究。2、通过在算例模型上设置调谐质量阻尼器控制体系、伸臂桁架水平粘滞阻尼器控制体系以及混合控制体系,综合对比各方案的风振控制效果。计算结果表明:在本模型中,伸臂桁架水平粘滞阻尼器体系的控制效果优于调谐质量阻尼器,混合控制方案能显著提高控制效率,当达到相同的控制效率时,混合控制方案可以使粘滞阻尼器减少约一半的用量。3、结合拓扑优化的相关结论,对阻尼器的布置形式进行局部优化,提出改进的偏心X型阻尼器布置形式和套索(肘节型)阻尼器布置形式。计算结果表明:在本算例模型中,文中提出两种方式与水平粘滞阻尼器体系相比,都对结构风振控制起到了一定优化效果。
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