超高层建筑在风重耦合作用下响应分析

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1、第４４卷第６期哈尔滨工业大学学报Ｖｏｌ４４Ｎｏ６２０１２年６月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＡＲＢＩＮＩＮＳＴＩＴＵＴＥＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＪｕｎ．２０１２超高层建筑在风重耦合作用下响应分析１，２１钟振宇，楼文娟（１．浙江大学建筑工程学院，３１００５８杭州；２．浙江工业职业技术学院建筑工程学院，３１２０００浙江绍兴）摘要：风重耦合效应是指高耸结构在风荷载作用下水平变形会受到重力的影响．为了有效分析超高层结构的风重耦合效应，文中建立了结构计算模型，推导了结构在风荷载和重力荷载共同作用下的动力方程，对结构自振周期、风振系数以及结构响应值的风重耦合效应影响系数进行计算与分

2、析．参数分析表明：考虑风重耦合作用后结构自振周期变长，风振系数减小，同时超高层结构的重刚比、弯剪刚度比和竖向外形锥度的增长会加大风重耦合效应．建议对重刚比较大、体型复杂的超高层建筑进行风重耦合计算．关键词：超高层建筑；等效静力风荷载；风重耦合效应中图分类号：ＴＵ３１２文献标志码：Ａ文章编号：０３６７－６２３４（２０１２）０６－０１３１－０５Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｅｘｔｒａｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｃｔｅｄｂｙｗｉｎｄｌｏａｄａｎｄｇｒａｖｉｔｙ１，２１ＺＨＯＮＧＺｈｅｎｙｕ，ＬＯＵＷｅｎｊｕａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎ

3、ｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，３１００５８Ｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｏｌｌｅｇｅ，３１２０００Ｓｈａｏｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄｇｒａｖｉｔｙｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ（ＷＧＣＥ）ｉｓｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｈａｔｉｓｃａｕｓｅｄｂｙｗｉｎｄａｎｄｅｎｌａｒｇｅｄｂｙｇｒａｖｉｔｙ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅＷＧＣＥｏｆｅｘｔｒａ

4、ｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｎｄｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｅｑｕａｔｉｏｎｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．ＷＧＣＥｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｗｉｎｄｆｌｕｔｔｅｒｉｎｇｆａｃｔｏｒａｎｄｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｎａｔｕｒａｌｐｅｒｉｏｄｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｌｏｎｇｅｒａｎｄｗｉｎｄｖｉｂｒａｔｉｏ

5、ｎｆａｃｔｏｒｄｅｃｒｅａｓｅｓａｓＷＧＣＥｉｓｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｉｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．ＷＧＣＥｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅｅｖｉｄｅｎｔｉｆｇｒａｖｉｔｙｒｉｇｉｄｉｔｙｒａｔｉｏ，ｂｅｎｄｉｎｇｓｈｅａｒｉｎｇｒａｔｉｏａｎｄｔａｐｅｒｏｆｔａｌｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅ．ＩｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｏｔａｋｅｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔＷＧＣＥｗｈｅｎｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｅｘｔｒａｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇｗｉｔｈｌａｒｇｅｇｒａｖｉｔｙｒｉｇｉｄｉｔｙｒａｔｉｏａｎｄｃｏｍｐｌｅｘ

6、ｓｈａｒｐ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｔｒａｈｉｇｈｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｗｉｎｄｌｏａｄ；ｗｉｎｄｇｒａｖｉｔｙｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ（ＷＧＣＥ）近年来随着社会经济发展，高层建筑的数量横向荷载和竖向重力荷载的耦合作用．从现有文献急剧递增，结构设计中也出现新的问题．高层建筑来看，国内外对重力二阶效应的研究主要集中在结［１－４］主控荷载是横向作用力，有风荷载和地震荷载两构抗震领域，我国的一些结构设计规范对此也［５－８］种．在一般的结构分析中，由于结构在弹性范围内有详细规定．随着超限高层结构发展，特别是结构产生小变形，横向作用力与竖向重力产生相超

7、高层建筑的不断出现，工程设计中要面对更多的互影响不大，因此各种力产生效应可以独立计算，高柔结构，风重耦合效应问题日显突出．在一些沿然后进行叠加．海抗震设防烈度低的地区横向荷载中风荷载占主通过多年的工程实践，高层建筑在规范限定条导地位，超高层结构横向变形大，重力荷载产生附加弯矩，进而增大的横向变形，因此十分有必要分件下，结构刚度较大，水平向位移很小，可以不考虑析高柔结构风重耦合效应的影响程度．收稿日期：２０１１－０４－２９．高层建筑结构设计上一般采用等效静力风荷基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１１７８４２４）．载，而等效静力风荷载与风谱及结构的自特性相作者简介

8、：钟振宇（