高层建筑气动弹性的初步研究毕业论文

摘要图414）。大量工程实测也表明，在一定范围内，阻尼随着激励的增强而变大。同时，根据结构振动控制理论，制作了减振装置。本文根据TMD减振原理，也为广州西塔安装类似台北101大厦400吨吊摆的振动控制装置，并进行了风洞试验。发现：（1）对x方向加速度响应有一定的减振效果，但对y方向却不见成效，反而会使y方向的加速度响应增大。（2）减振装置改变了原有结构的振动特性，削减了原模型前两阶加速度功率谱的峰值，使第1阶的结构频率发生了前移。在强振风向下，其第1阶会发生新的耦合共振，而这也使y方向的加速度峰值更加不安全。本文的一些不足：要得出准确定性的结论分析，需要大量的试验数据，本文的试验研究工况和数据还很有限。本文在气弹模型顶部设置的减振装置，由于空腔狭小不便安装，很难达到良好的设计条件。在进行调试时，移动的位移也不够精确、也没有单独设置粘性阻尼。等等此类原因都能影响减振效果。主要不足如下：（1）本文仅对广州西塔的气动弹性特性进行了研究，具有一定的局限性。要得到具有普适规律的公式和结论还需要进行各种工况模型的试验，只有通过大量试验结果，辅以工程实测数据检验，才能为工程设计应用提供强有力的支持。（2）在布置减振装置时，为简便起见，仅设置了TMD减振措施。条件允许的话可以考虑其他减振控制方法或几种减振措施的组合。（3）对于拉伸法测模型的结构阻尼，结果还比较离散。要准确测量结构阻尼随输入激励变化的规律，还需要新的测量手段和更精细的处理方法。未来研究工作展望当前，高层建筑的抗风研究得到了很大的发展。采用气动弹性模型进行风振耦合试验研究，是很好的研究途径。这需要对不同截面、体形、高度的气动弹性模型进行风洞试验，由于模型的制作、调试过程比较繁琐且费用较高，所以这将注定是个长期的累积的过程。结合具体的实际工程项目进行气动弹性试验，既满足了工程应用，又获得了研究数据，是个很好的思路。随着硬件技术的发展，运用CFD进行模拟的数值风洞技术（发生在两相交界面上的流固耦合问题），由于具有精度高、费用低、建模简便等特点，将来应用前景会非常广阔。为了更好地服务于西塔建筑，研究其受载响应，西塔将是世界上第一座系统安装结构健康监测系统的高耸结构。通过分析实测数据来检验理论研究的成果，为理论研究奠定良好的工程实践背景。参考文献参考文献[SEQ文献\*ARABIC1]全涌,顾明.超高层建筑横风向气动力谱.同济大学学报,2002,30(5):627-632.[SEQ文献\*ARABIC2]全涌,顾明,黄鹏.超高层建筑通用气动弹性模型设计.同济大学学报,2001,29(1):122-126.[SEQ文献\*ARABIC3]全涌,顾明.方形断面高层建筑的气动阻尼研究.工程力学,2004,21(1):26-30.[SEQ文献\*ARABIC4]全涌.超高层建筑横风向风荷载及响应研究.同济大学博士论文，2002.03.01.[SEQ文献\*ARABIC5]顾明,周印,张丰等.用高频动态天平方法研究金茂大厦的动力风荷载和风振响应.建筑结构学报,2000,21(4):55-60.[SEQ文献\*ARABIC6]黄翔,顾明.大跨度结构气弹模型风振响应的阻尼修正系数.同济大学学报,2004,32(11):1433-1436.[SEQ文献\*ARABIC7]黄鹏,顾明.高层建筑横风向动力干扰效应的试验研究.工程力学,2003,20(5):53-58.[SEQ文献\*ARABIC8]黄鹏,顾明.高层建筑干扰气动阻尼的试验研究.同济大学学报,2003,31(6):652-656.[SEQ文献\*ARABIC9]邹良浩,梁枢果,顾明.高层建筑气动阻尼评估的随机减量技术.华中科技大学学报,2003,20(1):30-33.[SEQ文献\*ARABIC10]楼文娟,孙炳楠.风与结构的耦合作用及风振响应分析.工程力学,2000,17(5):16-22.[SEQ文献\*ARABIC11].黄本才编著.结构抗风分析原理及应用.上海:同济大学出版社,2001.[SEQ文献\*ARABIC12]倪振华编著.振动力学.西安:西安交通大学出版社,1989.[SEQ文献\*ARABIC13]赵林,葛耀君,曹丰产.双曲薄壳冷却塔气弹模型等效梁格设计方法.振动工程学报,Vol.21No.1,2008.[SEQ文献\*ARABIC14]宋志刚,金伟良.多随机参数下高层建筑风振响应分布特征估计.浙江大学学报（工学版）,2004，38（10）：1308-1313.[SEQ文献\*ARABIC15]良枢果,夏法宝,邹良浩等.矩形高层建筑横风向风振响应简化计算.建筑结构学报,2004,25(5):48-54.[SEQ文献\*ARABIC16]王国砚.基于高精度数值积分的结构顺风向风振计算.力学季刊，2006,27(1):162-167.[SEQ文献\*ARABIC17]黄中伟,杨小玲,遇平静.复杂阻尼作用下结构风振的相似性分析.深圳大学学报（理工版）,2003,20(4).[SEQ文献\*ARABIC18]瞿伟廉主编.高层建筑和高耸结构的风振控制设计.武汉:武汉测绘科技大学出版社，1991.[SEQ文献\*ARABIC19]欧进萍,张微敬.高层建筑结构的风振阻尼控制分析与设计方法.建筑结构学报,2003,24(6):32-37.[SEQ文献\*ARABIC20]周锡元,阎维明,杨润林.建筑结构的隔震、减振和振动控制.建筑结构学报,2002,23(2):1-12.[SEQ文献\*ARABIC21]黄斌,刘文军.高柔结构的驰振响应分析.特种结构,2004,21(3):63-66.[SEQ文献\*ARABIC22]杨志勇等.影响结构阻尼的部分因素分析.工程力学(增刊),2001,834-837.[SEQ文献\*ARABIC23]荷益斌,樊海涛等.建筑结构非线性阻尼及其振动反应研究.湖南大学学报,2006,33(5):41-47.[SEQ文献\*ARABIC24]建筑结构荷载规范.北京:中国建筑工业出版社,2002.[SEQ文献\*ARABIC25]侯爱波,葛楠,周锡元.高层建筑顺风向风振动力反应时程分析.郑州大学学报(工学版)，2006,27(2):14-17.[SEQ文献\*ARABIC26]井秦阳,李宏男,王立长等.大连国贸大厦高层水箱风振控制研究及应用.地震工程与工程振动,2006,26(2):111-118.[SEQ文献\*ARABIC27]李祚华,滕军,容柏生等.高层结构屋顶构架风振控制设计与研究.西安建筑科技大学学报(自然科学版),2006,38(4):504-508.[SEQ文献\*ARABIC28]王钦华,王汝恒,贾杉.高层建筑荷载风振系数的风洞试验研究.四川建筑,2005,25(3).[SEQ文献\*ARABIC29]张兆顺,崔桂香,许春晓.《湍流理论与模拟》.北京：清华大学出版社,2005.[SEQ文献\*ARABIC30]石碧青,谢壮宁,倪振华.用高频底座力天平研究广州西塔的风效应.土木工程学报，2008,41(2):42-48.[SEQ文献\*ARABIC31]谢壮宁,方小丹,倪振华.用多点同步压力扫描方法研究广州西塔的风效应.已投建筑结构学报.[SEQ文献\*ARABIC32]李惠彬编著.大型工程结构模态参数识别技术.北京：北京理工大学出版社,2007.7.[SEQ文献\*ARABIC33]AIJ1996.AIJRecommendationsforLoadsonBuildings.[SEQ文献\*ARABIC34]XinzhongChengandAhsanKareem(2001).EquivalentStaticWindLoadsForBuffetingResponseOfBridges.Struct.Engrg,Vol.127,No.12.[SEQ文献\*ARABIC35]KareemA.Acrosswindresponseofbuildings.JStructuralDivision,ASCE,108(4):869-887.[SEQ文献\*ARABIC36]M.Kasperski.Extremewindloaddistributionsforlinearandnonlineardesign.Eng.Stuct.1992,14(1).[SEQ文献\*ARABIC37]KatagiriJ,Marukawaet.Effectsofstructuraldampingandeccentricityonwindresponseofhigh-risebuildings.Journalofwindengineeringandindustrialaerodynamics,74-76(1998):731-740.[SEQ文献\*ARABIC38]Marukawa.Handothers.Experimentalevaluationofaerodynamicdampingoftallbuildings.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics,1996,59:177-190.[SEQ文献\*ARABIC39][SEQ文献\*ARABIC40]Q.S.Li,J.R.Wu.Time-frequencyanalysisoftyphooneffectsona79-storeytallbuilding.Journalofwindengineeringandindustrialaerodynamics,95(2007):1648-1666.[SEQ文献\*ARABIC41]CarloPaulotto,MarcelloCiampoli,GiulianoAugusti.Windtunnelevaluationofmeanwindpressureonaframe-typesignboard.Journalofwindengineeringandindustrialaerodynamics,94(2006):397-413.[SEQ文献\*ARABIC42]石碧青,洪海波,谢壮宁,倪振华.大气边界层风洞流场特性的模拟.空气动力学学报,2007,25(3):376-380.[SEQ文献\*ARABIC43]GUMing，ZHOUYin，ZHANGFeng，etal.DynamicresponsesandequivalentwindloadsoftheJinMaoBuildinginShanghai.LarsenA,LaroseGL,LiveseyFM.WingEngineeringinto21thCentury.Copenhagen:AABalkema,1999.[SEQ文献\*ARABIC44]林颖儒,徐晓明,黄本才,王国砚.上海虹口足球场大悬挑钢屋盖结构自振特性和风振动力响应分析.空间结构,2001,7(3):12-17.致谢致谢本文是在导师谢壮宁教授的悉心指导下完成的。从选题到定稿一直受惠于导师的指导和帮助。三年来，无论在生活上还是在学习上，都得到了导师的无私关怀和教诲。导师渊博的知识、严谨的治学态度使我在学业上受益匪浅，平易近人的智者风范更是我学习的榜样。值此论文完成之际，谨向导师致以由衷的感谢和良好的祝愿！汕头大学工学院风洞实验室为我们提供了良好的学习办公条件，也为本文提供了优良的试验设备。实验室尤如一个大家庭，各成员间团结友爱、互相帮助，一起学习生活，共同营造了一种积极优良的学术氛围。来汕头大学的3年中，每天都有收获，每天都在成长。在进行科学研究的同时，实验室也给我们创造了参与实际工程的机会，使得书本理论与工程实践有了良好的衔接，培养了相关能力也端正了严谨认真的工作态度。论文研究和试验过程中，得到了倪振华教授、石碧青老师的指导和帮助，在此向两位老师表示诚挚的感谢。本论文能得以顺利完成，也离不开风洞实验室的各位兄弟同仁：李杰、王志昆、李神云、周磊、周杨、蔡丫丫、刘帅、粱仁灿、王韶文、余怀懿、鄂玉良等同学的热心帮助。特