石油化工高塔设备在脉动风荷载作用下容易产生过大横向位移,工程中通常在高塔周围布置侧框架来进行控制,这种结构称为框架塔结构。我国还没有对这类框架塔在脉动风荷载作用下的设计标准进行统一规定。结合实际工程制作了缩尺模型塔A(单塔)与塔B(框架塔),实验研究了模型的各阶模态,通过室外采集自然风的时程,进而分析风速时程的脉动特性,然后在实验室中将风速时程加载到模型上,研究了模型对脉动风荷载的响应。1.研究塔A与塔B的模态。得到单塔,侧框架,框架塔的前三阶自振频率与振型。分析侧框架和塔各自的振动特点并研究框架塔的振型组合,为下步试验做数据铺垫。在SAP2000有限元软件中建立数值模型,将模拟数据与试验数据做对比,论证试验结果的准确性。2.采集自然风的风速时程,风向时程,塔A与塔B塔顶的加速度时程。对自然风风速时程进行周期谱分析,进而得到自然风的脉动特性。对比塔A与塔B在不同风荷载作用下的响应,研究结构在自然风荷载作用下侧框架的存在对减弱振动的效果。提出了一种快速的模拟脉动风的方法。3.在实验室中将自然风和合成风风速时程转化为力时程分别加载到塔A与塔B上,测出模型对自然风和合成风荷载的响应。将含有自然风特征频率的六组简谐荷载分别加载到塔A与塔B上,研究含有自然风特征频率的简谐荷载作用下塔A与塔B的响应。研究表明侧框架对结构自振频率的调节可以避免塔结构在风荷载作用下的共振,使得框架塔结构在受到脉动风荷载情况下会变得更加安全。