日立电梯试验塔结构抗风设计

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1、日立电梯试验塔结构抗风设计童骏（华东建筑设计研宄院有限公司，上海200002）摘要通过对日立电梯试验塔风洞试验结果的分析，表明试验塔原没计方案容易引起结构横风向共振，结构横风向的最大基底剪力以及基底弯矩的响应值可以达到顺风向的3倍左右。在结构设计中通过对建筑外形以及结构动力特性等方面的调整，使结构横风向的最大基底剪力以及基底弯矩的响应值减小至与顺风向基本相当，并在实际工程设计中予以采用。表明横风昀作用在该类结构抗风设计中的起着不可忽视的作用，并针对这一特点提出了在结构设计中可以应用的加强措施。关键词电梯试验塔，高铃建筑，横风向作用，抗风设计Wind-ResistantDes

2、ignofHitachi-Elevator-TowerTONGJun{EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.，Ltd.，Shanghai200002,AbstractThewindtunneltestresultofHitachj-Elevator-Towerwasanalyzedinthepaper.Itindicatecthattheoriginalarchitecturalschemewouldprobablyinducesympatheticvibrationofthestructureunderactio

3、noacross-windload.Thebasemomentandthebaseshearresponseunderactionofacross-windloadwerethreetimesofthoseunderactionofleeward-windload.Throughtheadjustmentofitsshapeancdynamiccharacteristicthebasemomentandthebaseshearresponseunderactionofacross-windloadalmos*equaltothoseunderactionofleeward-

4、windload.Thisadjustmentwasadoptedinthestructuraldesign.11waspointedoutthattheacross-windloadshouldnotbeignoredinthiskindofthestructure.Accordingtcinthestructuraldesianthischaractersomestrenatheninameasureswasadooted1引言本工程位于上海西部市郊青浦工业园区內，该建筑主要功能为供髙速电梯试验使用，主体结构高度约为167m，平面呈正方形，结构的岛宽比约为9:1,外形尺

5、寸为18mx18m,在135m髙处四周挑出，形成观光层（图1）。结构体系为钢筋混凝土剪力墙结构。在强风作用下容易引起结构横风向的共振效应。本文主要就该工程横风向荷载的取值、结构体形的调整、影响结构横风向荷载的因素以及横风句荷载在实际工程中的应用等方面进行阐述。2横风向荷载的基本原理结构的风效应可分为顺风向效应、横风向效应以及井振效应等。在一般惜况下顺风向效应在工程屮起主要作用。但在特殊惜况下横风向效应在结构设计中成为不可忽视的影响因素。结构的横风A效应主要是山于强风吹过商楼时，在高楼横风面形成不对称的气流漩涡，漩涡从两侧交替脱落，对高楼产生左右交替作用的横风向冲击力，如图

6、2所示。结构在亚临界、跨临界范围受周期性的漩涡形成脱落影响，将产牛周期性的确定振动：结构在收稿日期：2011-02-21联系作者，Email：tj_tongjun@阁1口立电梯试验塔效果阁Fig.1Architecturaleffectdrawingof3风洞试验结果规范仅对外形为圆柱形或标准矩形截面的建筑提出横风向等效静力荷载的计算公式，本工程在结构上部观光层周边向外悬挑，并在其上方用成局部凸出部位，因此本工程委托同济大学进行了详细的风洞试验、风振响应以及等效静力风荷载的研究。在原设计方案中建筑平面尺寸为16.8mxl6.8m的正方形，结构丫向振型第一自振频率f,=0.3

7、Hz，图4为结构横风向一阶振型简图，振型指数P=1.5。经过风洞试验分析得到100年重现期风荷载作用下的结构响应如图5、图等效侧向力图2横风向漩涡脱落示意图Fig.2Illustrationofvortex-shedding阁3风洞试验平ifti阁Fig.3Planofthewindtunnel多08I今140l20l()0i604020M£/番3

8、-超临界范围由于漩涡脱落不规则，将产生不规则的随机振动。当气流漩涡周期性脱落的频率与结构自振频率一致时，将产生比静力作用大几十僧的共振响应。而结构处于亚临界范围内时虽然