高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計第三章抗風(fēng)設(shè)計風(fēng)荷載概述本章主要內(nèi)容基本風(fēng)壓風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)載體型系數(shù)順風(fēng)向橫風(fēng)向振動響應(yīng)風(fēng)振不適感的控制風(fēng)工程學(xué)簡述國外從1879年塔科馬橋風(fēng)毀以后開始風(fēng)工程研究，至今只有60多年，我國研究不到20年。

風(fēng)工程研究近年在國內(nèi)外發(fā)展很快，已形成一門新興學(xué)科，國際風(fēng)工程學(xué)會和中國風(fēng)工程學(xué)會分別于上世紀(jì)60年代和80年代成立。風(fēng)工程學(xué)建筑風(fēng)工程是一門綜合性學(xué)科，涉及氣象學(xué)、空氣動力學(xué)及氣動彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、振動工程學(xué)等多門學(xué)科。

風(fēng)工程學(xué)近年來我國已建造并將繼續(xù)建造大量的大型風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括大跨橋梁、超高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)以及大跨空間結(jié)構(gòu)等。風(fēng)荷載是控制這些大型結(jié)構(gòu)安全性和使用性設(shè)計的主要因素。風(fēng)工程研究方法

大氣邊界層風(fēng)洞試驗——最直接、最有效

風(fēng)洞數(shù)值模擬——費用低、效率高

風(fēng)工程學(xué)橋梁抗風(fēng)、建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、建筑風(fēng)環(huán)境國內(nèi)風(fēng)工程研究主要集中在高等院校，如同濟大學(xué)、湖南大學(xué)、西南交通大學(xué)和汕頭大學(xué)等，國內(nèi)風(fēng)工程研究在國際上的影響正在增大。風(fēng)洞試驗

風(fēng)洞模型試驗是實驗研究中的一項重要手段，它與構(gòu)筑物足尺實例是相輔相成的兩個方面，當(dāng)結(jié)構(gòu)物未建成或無條件進(jìn)行實測時，模型風(fēng)洞實驗則是進(jìn)行研究的唯一手段。通過對各種特殊體型的高層、超高層建筑及建筑群的風(fēng)洞試驗研究，可為設(shè)計提合理的參數(shù)，使擬建的建筑物安全可靠，經(jīng)濟合理。

風(fēng)洞試驗當(dāng)風(fēng)洞尺寸達(dá)到寬度為2～4米、高為2～3米，長為5～30米時一般可以滿足要求。風(fēng)洞試驗建筑物的風(fēng)洞試驗要求在風(fēng)洞中能實現(xiàn)大氣邊界層范圍內(nèi)的平均風(fēng)剖面、紊流和自然流動，即要求模擬風(fēng)速隨高度的變化。風(fēng)洞試驗風(fēng)洞試驗風(fēng)洞試驗同濟大學(xué)風(fēng)洞實驗室TJ-1號風(fēng)洞：直流閉口式低速風(fēng)洞。試驗段尺寸為1.8m寬、1.8m高、14m長。距試驗段入口10.5m處設(shè)有一個轉(zhuǎn)盤，用于改變模型的方位角。試驗風(fēng)速范圍從0.5m/s～30.0m/s連續(xù)可調(diào)。流場性能良好，試驗區(qū)流場的速度不均勻性小于2%、湍流度小于1%、平均氣流偏角小于0.2°。

風(fēng)洞試驗湖南喉大學(xué)囑風(fēng)洞裳實驗懸室湖南召大學(xué)熱風(fēng)洞當(dāng)實驗竭室風(fēng)洞試倒驗同濟蜜大學(xué)貨風(fēng)洞詢實驗搖室TJ-盤2大氣化邊界躬層風(fēng)楚洞：稍試驗晨段尺以寸為3m寬、2.5酷m高、15節(jié)m長。廟空風(fēng)腦洞試姿驗風(fēng)膀速范旋圍為0.5側(cè)m/s～68際m/鐵s，風(fēng)洞刻配有自閣動調(diào)速乘、控制遺與數(shù)據(jù)威采集系什統(tǒng)，建略筑結(jié)構(gòu)爭模型試招驗自動坊轉(zhuǎn)盤系圈統(tǒng)。轉(zhuǎn)對盤直徑銜為1.帆8m，其轉(zhuǎn)揪軸中心版距試驗瘦段進(jìn)口婆為10.怕5m。流場吧性能良啄好，試透驗區(qū)均懷勻流場辣的速度拐不均勻跡性小于1%、湍窗流度佩小于0.隆46節(jié)%、平影均氣寺流偏川角小齊于0.姿5°。同濟厲大學(xué)擱風(fēng)洞訂實驗句室TJ-瓦3大氣邊拼界層風(fēng)層洞：豎小向回流淘式低速思風(fēng)洞，寶試驗段葵尺寸為2m高×15優(yōu)m寬×14像m長，臘其規(guī)才模在劃同類泛邊界河層風(fēng)循洞中使居世蚊界第系二位買。在宣試驗融段底評板上豈的轉(zhuǎn)定盤直本徑為4.8塑m，其住轉(zhuǎn)軸目中心恒距試含驗段冒進(jìn)口慈為10.釣5m。并列碼的7臺風(fēng)血扇由判直流洞電機雕驅(qū)動地，每姨臺電膨機額鋼定功客率為45千瓦將，額梳定轉(zhuǎn)勻速為750轉(zhuǎn)/分。試質(zhì)驗風(fēng)速洽范圍從0.2強m/s～17.領(lǐng)6m/役s連續(xù)可捏調(diào)。流計場性能神良好，趟試驗區(qū)蛋流場的小速度不脂均勻性阿小于2%、湍流肝度小于2%、平均直氣流偏捉角小于0.2淡°。汕頭陜大學(xué)助風(fēng)洞遍實驗吐室風(fēng)洞壘試驗風(fēng)洞賊模型風(fēng)洞價試驗風(fēng)洞暈?zāi)Ｐ蛣傂攒泬毫δ聊Ｐ蜌鈩訌椀匦阅Ｐ蛣傂愿咄╊l力平粒衡模型風(fēng)洞爭試驗風(fēng)洞呀模型剛性咳壓力則模型最常井用,用來伏量測村表面咐風(fēng)壓丘力,確定風(fēng)襖荷載像建筑比貧例約為1:3類00~巧1:5拾00一般采儲用有機卻玻璃某壓力傳元感器測獲的平均絲式壓力和抗波動壓姐力

試系驗時間富約為60秒,相應(yīng)實立際時間1小時風(fēng)洞看試驗風(fēng)洞模篇型氣動徹彈性模型可精脊確考籠慮結(jié)狼構(gòu)的繩柔度緩和自梳振頻狼率，惜阻尼諷的影紫響．歲高舊寬比奏大于遮５，疊需要改考慮上舒適逼度的戒高柔那建筑速采用觀．疤模型雁制作哈麻煩愁，試紀(jì)驗時藝間長昆．風(fēng)洞術(shù)試驗風(fēng)洞模葉型剛性高絡(luò)頻力平含衡模型一輕質(zhì)歌材料的燒模型固侄定在高兆頻反應(yīng)舅的力平賀衡系統(tǒng)舍上，可性得到風(fēng)揮產(chǎn)生的鄭動力效維應(yīng)．疼需要有熄能模擬光結(jié)構(gòu)剛桑度的基轟座桿或掛高頻力譽平衡系吐統(tǒng)．風(fēng)洞試膏驗風(fēng)洞勁試驗香港青府馬大橋剝?nèi)珮驓馐羷訌椥圆Ｐ惋L(fēng)暑洞試驗英國千劇年橋橋鎖址風(fēng)環(huán)國境風(fēng)洞摟試驗香港火愈車站風(fēng)閑環(huán)境風(fēng)自洞試驗風(fēng)壓根數(shù)值蝴模擬風(fēng)壓數(shù)巷值模擬風(fēng)壓丙數(shù)值覆模擬風(fēng)壓冤數(shù)值判模擬風(fēng)壓嬸數(shù)值免模擬風(fēng)壓圾數(shù)值皂模擬風(fēng)壓數(shù)筋值模擬風(fēng)壓數(shù)碑值模擬風(fēng)對構(gòu)奧筑物的差破壞風(fēng)對構(gòu)聽筑物的極作用從孫自然風(fēng)澤所包含問的成分恩看包括度平均風(fēng)屑作用和班脈動風(fēng)緊作用，跌從結(jié)構(gòu)渣的響應(yīng)堪來看包綱括靜態(tài)像響應(yīng)和月風(fēng)致振尺動響應(yīng)根。平均詢風(fēng)既可剖引起結(jié)永構(gòu)的靜秋態(tài)響應(yīng)柴，又可潮引起結(jié)斥構(gòu)的橫部風(fēng)向振以動響應(yīng)鉛。脈動支風(fēng)引起拐的響應(yīng)搭則包括母了結(jié)構(gòu)獎的準(zhǔn)靜男態(tài)響應(yīng)刺、順風(fēng)嶺向和橫他風(fēng)向的承隨機振淘動響應(yīng)誤。當(dāng)這放些響應(yīng)岡的綜合亂結(jié)果超賺過了結(jié)話構(gòu)的承民受能力見時，結(jié)訂構(gòu)將發(fā)臺生破壞質(zhì)。對房漏屋建亮筑結(jié)僻構(gòu)的娘破壞橋梁結(jié)炸構(gòu)的破逢壞對輸電駁系統(tǒng)等鼻生命線撥工程的您破壞對廣告嚴(yán)牌、標(biāo)雀語牌等雄的破壞對港口貿(mào)設(shè)施的揭破壞對海驗洋工君程結(jié)省構(gòu)的脅破壞風(fēng)對構(gòu)若筑物的值破壞風(fēng)對姑構(gòu)筑廢物的個破壞被颶風(fēng)性卡特里道娜嚴(yán)重炊損壞的稻新奧爾染良多層害建筑風(fēng)對娃構(gòu)筑費物的昆破壞風(fēng)對構(gòu)殘筑物的肝破壞窗戶被恥颶風(fēng)卡轟特里娜逝嚴(yán)重?fù)p仍壞的新刻奧爾良牛凱悅酒墓店風(fēng)對構(gòu)籃筑物的位破壞臺風(fēng)碑約克老造成軟的香瓣港灣賽仔數(shù)乒幢大視廈玻兔璃幕冶墻損等壞情臉況風(fēng)對構(gòu)蒜筑物的轉(zhuǎn)破壞風(fēng)對構(gòu)愈筑物的晨破壞風(fēng)對匪構(gòu)筑柿物的既破壞風(fēng)對構(gòu)王筑物的喇破壞風(fēng)對構(gòu)徐筑物的儉破壞風(fēng)對構(gòu)帖筑物的井破壞風(fēng)對久構(gòu)筑桑物的般破壞風(fēng)荷載趨概述結(jié)構(gòu)風(fēng)袍工程研截究對象搶和內(nèi)容宮廣泛。精從結(jié)構(gòu)望方面來幼看，涉稱及到低螞矮建筑喪、大跨濃度建筑照結(jié)構(gòu)、星高層建扁筑、高醋聳結(jié)構(gòu)扯、橋梁漠、海洋燭工程結(jié)章構(gòu)等；從研患究內(nèi)育容來泉看，術(shù)涉及坑到風(fēng)慨對結(jié)肢構(gòu)的槽靜力坑作用蝴、風(fēng)屑致振慮動響搬應(yīng)、喘風(fēng)振旺控制箱等，項不同灑的研卸究內(nèi)艇容在挺不同棍的結(jié)仿構(gòu)上藥往往磨又有赤不同踏的體害現(xiàn)。風(fēng)荷載繁概述當(dāng)風(fēng)病以一辯定速讓度吹雖響建僚筑物懇時，趕建筑吳物將獅對其遲產(chǎn)生樸阻塞寧和擾蜂動作桂用，拌從而蜜改變攏該建沒筑物肅周圍彩風(fēng)的沿流動最特性閘。反珠過來煎，風(fēng)捎的這饅種流砌動特汽性改歡變引球起的辟空氣絹動力幫效應(yīng)知將對滾結(jié)構(gòu)俱產(chǎn)生燦作用抱。由于自內(nèi)然風(fēng)的興紊流特差性，因抵此風(fēng)對且結(jié)構(gòu)的虛這種作熟用包含虧了靜力排作用和做動力作僻用兩個潤方面，離使結(jié)構(gòu)序產(chǎn)生相曲應(yīng)的靜曲力和動濁力響應(yīng)催。風(fēng)荷背載概擊述風(fēng)不僅概對結(jié)構(gòu)吳產(chǎn)生靜縱力作用破，還會尊產(chǎn)生動叼力作用渡，引起稅高層建謎筑、各話類高塔像和煙囪傻等高聳蕩結(jié)構(gòu)、織大跨度旁纜索承堆重橋梁耀、大跨退度屋頂繭或屋蓋修、燈柱婚等許多糟柔性結(jié)煮構(gòu)的振哈動，產(chǎn)津生動力淋荷載，臭甚至引檢起破壞乞。結(jié)構(gòu)的僻風(fēng)致振陣動在很離大程度請上依賴夏于結(jié)構(gòu)雪的外形棄、剛度擔(dān)（或柔門度）、療阻尼和亞質(zhì)量特研性。不同的站外形將乞引起不軟同的風(fēng)溪致動力最荷載。結(jié)構(gòu)麻剛度拳越小滔，柔愿性越灣大，讓則其眨風(fēng)致步振動漏響應(yīng)捆就越庫大。結(jié)構(gòu)方的阻授尼越螺高，趣其風(fēng)誤致振粘動的失響應(yīng)怨也就最越小垃。風(fēng)致蔽振動料減振旺措施貸研究吹一般劫也是股從這偽四方侮面著偏手。風(fēng)荷蜘載概罰述風(fēng)壓基刻本特點紊亂性戶和隨機謊性迎風(fēng)塑面壓欺力，熱背風(fēng)驚面吸搬力風(fēng)壓的糖不確定瓣性風(fēng)荷邁載概適述風(fēng)荷載撈概述風(fēng)荷載斥概述風(fēng)荷耗載概水述風(fēng)壓對臟高樓的簡危害1.隔墻開蹤蝶裂,甚至主芹體結(jié)構(gòu)臣破壞2.疲勞,失穩(wěn)以破壞3.裝飾暖物和不玻璃覽幕墻抱破壞4.擺動使墊居住者遍感到不浩適不安風(fēng)荷載乞概述風(fēng)對賀結(jié)構(gòu)搶作用順風(fēng)瘦向:平均扎風(fēng)(靜力)和陣除風(fēng)脈珍動風(fēng)(動力)橫風(fēng)向:周期性連振動（渣周期荷違載)和隨逮機性繁振動(隨機荷趙載）風(fēng)的雙武重性細(xì)長柔海性結(jié)構(gòu),橫風(fēng)向天可能產(chǎn)估生很大斧的動力昨效應(yīng).風(fēng)荷載云概述風(fēng)對迅結(jié)構(gòu)治作用計算方趟法穩(wěn)定碗風(fēng)--靜力即曠結(jié)構(gòu)力輩學(xué)理論脈動風(fēng)謙（順風(fēng)姻向和橫朱風(fēng)向）--動力荷隨機矛振動運理論橫風(fēng)鳳向周踐期性衛(wèi)風(fēng)力--動力計桃算(確定貪性荷禾載)基本風(fēng)謠壓采用較犁長時間戰(zhàn)的平均堵風(fēng)速而臉不是瞬戒時風(fēng)速僚，作為膜確定風(fēng)剃壓和衡點量風(fēng)災(zāi)凳的依據(jù)晶?；狙觑L(fēng)速天：針稻對特傳定高膊度處很并按闊特定詞條件照來分低析平接均風(fēng)抵速。標(biāo)準(zhǔn)高薦度：10米。標(biāo)準(zhǔn)魄地貌孤：空蝕曠平毛坦地槽面。標(biāo)準(zhǔn)時落距：10分鐘。重現(xiàn)期朗：30年和50年?；久蔑L(fēng)壓基本宅風(fēng)速如：取始當(dāng)?shù)刎湵容^君空曠落平坦弱地面園上離糠地10米高月處，隆統(tǒng)計控所得30年一螞遇的10分鐘平朽均最大繩風(fēng)速?；緩V風(fēng)壓青：風(fēng)壓高唉度變化咬系數(shù)地表糊對風(fēng)筐的摩韻擦作熊用，族使接倚近地踢表的籃風(fēng)速肅隨離崗地面厘高度抓的降吼低而爐減小衫。300親~50安0米以范上后甘影響勁不大.地表粗捷糙度不控同，風(fēng)雜速變化刺的快慢忠也不相糧同開闊場鄭地比城角市中心女更快達(dá)淋到梯度議風(fēng)速同一椅高度廊處風(fēng)仇速，舌城市趟中心坐比開儀闊場值地小根據(jù)余地面嶼粗糙凈類別遮和離歪地面?zhèn)€高度靜確定招風(fēng)壓薦高度內(nèi)變化鋸系數(shù)風(fēng)載體明形系數(shù)為把近考地風(fēng)的風(fēng)速極壓轉(zhuǎn)換為吹建筑物擊表面的風(fēng)壓-氣流繞溝過需要碌采用殖一定端的修家正系碌數(shù)－頌風(fēng)載子體形害系數(shù)雁。要完擁全理尿論上圓來確快定受士氣流桑影響虧的物悄體表頸面的征壓力,目前昆還做替不到.體型畝復(fù)雜錢、高具柔建演筑物自的風(fēng)描載體頑形系軟數(shù)需肯要通效過試跌驗確羅定周圍勾環(huán)境愉復(fù)雜氧應(yīng)按樓風(fēng)洞學(xué)試驗蚊確定風(fēng)載手體形智系數(shù)淹－主平要與凳建筑因物體廚形有抓關(guān):建筑螞物平關(guān)面形液狀和初建筑績物立魔面平率整度.自里學(xué)順、橫唐風(fēng)向振慨動順風(fēng)向怖振動:用概難率論項的法攤則來來描述,雖不能名夠定出軍某一時龜刻反應(yīng)濫的確定之值,卻可扣以分靜析出資該時瓦刻取菠某值嗎的保蒙證率梅的可煮能性.橫風(fēng)昨向振歉動:由不獅穩(wěn)定害的空踩氣動擺力引忌起,比較復(fù)鍛雜,高樓桌和高俘塔影殖響較擁大.隨著房欄屋高度促增加，澇在強風(fēng)垂作用下索，高樓(高層鋼貓結(jié)構(gòu))所產(chǎn)生扇的振動沖，使人不舒射適，所以撫高樓的搖抗風(fēng)設(shè)濁計，不纏僅要滿浴足強度匹、變恩形和怎傾覆往穩(wěn)定方面潔的要美求，抓而且裙還要獸使高嚷樓在順風(fēng)油向振脾動、蝕橫風(fēng)遮向振寶動和趴扭轉(zhuǎn)俱振動控制在訊不使居然住者產(chǎn)炒生不適苗感的容梅許限度接內(nèi)。風(fēng)振慮不適侍感的攀控制世界萬上首重先提牌出舒適感與房屋沿頂層加惰速度關(guān)擁系的是獄加拿大棟的達(dá)文泡波特教傘授，國內(nèi)先的研盤究很舞少。風(fēng)振不便適感的繩控制目前的偏計算建杰筑物頂令層加速佛度的經(jīng)莊驗公式聾。通過貪風(fēng)洞試澆驗進(jìn)行咱確認(rèn)。一、派衡量陳不適犯感的辮尺度1、人體對刻運動的金承受19慈70年，美惠國波士陡頓一座文高樓在0.9徐8KN影/m2風(fēng)壓下扭，△/H《喚1/7懇00，人毫卻感顯到不拜適。受說依明用△/H來控樹制側(cè)般移，餃并不益能概赤括人筍體對慌運動鴨的反旺應(yīng)和筑耐受卷程度肅。風(fēng)振不腿適感的筋控制研究表些明：人曉體感覺陪器官不獻(xiàn)能覺察粗所在位袖置的絕慢對位移棚和速度癥，只能消感受到脹它們的本相對變撤化。柄線性企加速度淘是由人殘內(nèi)耳中映的耳石友察覺到陶的，局拍部加速辭度則是睡耳內(nèi)的太半規(guī)官仆感覺的肯。偷所以，加速度（線性圾加速款度和角加扭速度）是衡拐量人體茄對高樓免風(fēng)振感頸受的最纖好尺度問。風(fēng)振柱不適聽感的萬控制而α=4碑π*π守A/(索T*T按)所以A(振幅)和T(自振奧周期)是表斬征加研速度煙的重較要指貫標(biāo)。風(fēng)振帳不適算感的斑控制2、人體風(fēng)齒振反應(yīng)僚的分級a、按振幅添和周期眠分級A、無感灘覺B、有坊感覺C、令邀人煩冶躁D、令族人非爛常煩暑躁E、無溝法承同受b、按加毛速度船分級A、B、C、D、E風(fēng)振不類適感的劍控制二、實軟際建筑煤物的加興速度響疤應(yīng)1.紐約帝昆國大廈渣（10航3層，鋼側(cè)結(jié)構(gòu)）2.紐約查世貿(mào)茂大廈暴（11有0層，鋼烤結(jié)構(gòu)）3.芝加傻哥湖析濱廣宴場大籃廈4.金貿(mào)漠大廈10年重亭現(xiàn)期訪加速怒度為0.間00羞9g集~0辜.0聞13禿g臺1年重現(xiàn)吧期加速保度為0.0禮03g穴~0.莊005東g風(fēng)振答不適村感的用控制三、風(fēng)振臭加速牲度限礦值1.歐洲:蕩2.加拿脈大0.0拌1g~躲0.0典3g(公寓頭取下么限,辦公選取上守限)獲3.中國門公寓:0范.0鮮2g公共建瓦筑:0戶.0捕3g風(fēng)振