矩形截面超高层建筑横风向气动阻尼的风洞试验研究

《矩形截面超高层建筑横风向气动阻尼的风洞试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第３２卷第３期空气动力学学报Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３２０１４年０６月ＡＣＴＡＡＥＲＯＤＹＮＡＭＩＣＡＳＩＮＩＣＡＪｕｎ．，２０１４欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟欟文章编号：０２５８－１８２５（２０１４）０３－０３５１－０９矩形截面超高层建筑横风向气动阻尼的风洞试验研究曹会兰１，２，全涌１，顾明１（１．同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海２０００９２；２．中冶京诚工程技术有限公司，北京１０００７０）摘要：通过１５个超高层建筑气动弹性模型的风洞试验，利用随机减量法从模型的风致加速度响应中识别了横风向气动阻尼比，

2、并通过比较验证了识别结果的正确性。在此基础上，研究了矩形截面超高层建筑横风向气动阻尼的变化规律，考察了湍流度、高宽比、宽厚比对建筑结构气动阻尼比的影响。研究结果表明：来流湍流度和建筑的宽厚比是影响高层建筑横风向气动阻尼比至关重要的参数，而高宽比主要通过改变振动幅值来影响横风向气动阻尼；横风向气动阻尼比随折减风速变化的正负峰值大小基本随来流湍流度的增大而减小，气动阻尼比由正转负对应的折减风速随湍流度的增大而增大；宽厚比对横风向气动阻尼比的影响很大，当Ｂ／Ｄ＜１、Ｂ／Ｄ＝１及Ｂ／Ｄ＞１时，气动阻尼比的变化规律几乎完全不同。基于这些研究数据，对横风向湍流度为０．６７％～１７．０６％的

3、风场中、高宽比５～１０及宽厚比１／３～３之间的矩形截面超高层建筑，给出了适用于低折减风速区的横风向气动阻尼比经验公式。关键词：超高层建筑；风致响应；气动阻尼；气动弹性模型；风洞试验中图分类号：Ｖ２１１．７文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．７６３８／ｋｑｄｌｘｘｂ－２０１２．０１１９试验法，采用扫频技术，主要研究了不同振动幅值、湍０引言流度、高宽比及折减风速下的气动阻尼，并给出了少高风速下高层建筑的横风向气动阻尼可能为负数圆形、三角形、削角及矩形截面气动阻尼比随折减值，忽略它将导致风振响应的低估。当负气动阻尼大风速的变化曲线。但在其研究中同时改变高宽比及到可以完全抵消结构阻尼时，将导致

4、结构的横风向气湍流度，未能分离出高宽比的影响。Ｗａｔａｎａｂｅ等动失稳。然而由于气动阻尼的机理复杂，影响因素众［６］（１９９７）基于Ｓｔｅｃｋｌｅｙ（１９８９）的试验数据将高层建多，实验耗资费时，导致相关的研究成果非常有限，使筑横风向气动阻尼比表达为折算风速的经验公式，并得建筑结构风振响应计算时气动阻尼的取值成为一将公式的一些参数表达为结构振动幅度、风场湍流个难题。为了系统地考察相关影响因素对高层建筑度、结构高宽比和结构截面形状的函数。Ｎｉｓｈｉｍｕｒａ横风向气动阻尼的影响规律，本文集中就来流湍流及［７］等（１９９５）使置于风洞内外的两个模型做同步简谐建筑外形对横风气动阻尼比的

5、影响问题进行深入细振动，从而研究一个方形截面高层建筑的气动阻尼。致的研究。［８］Ｍａｒｕｋａｗａ等（１９９６）在湍流风场下进行了矩形截［１］Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ（１９７９）依据Ｗａｓｈｉｚｕ等（１９７４，面高层建筑的气动弹性模型风洞试验，并采用随机减［２－３］１９７８）关于宽厚比对气动失稳及准定常理论局限量方法（ＲａｎｄｏｍＤｅｃｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅ，ＲＤＴ）提性的研究，考察了宽厚比及湍流度对横风向气动阻尼取气动阻尼，并分析了宽厚比、高宽比对横风向气动比的影响规律，并与准定常理论值进行比较，认为在阻尼比的影响。同样，其研究通过模型高度的改变实高折减风速（约两倍于气动阻尼

6、由正变负的临界折现高宽比的改变，这使得模型顶部湍流度对建筑气动减风速）下，横风向气动阻尼与基于准定常理论的计阻尼比的影响也掺杂在试验结果中，没有单独考虑高［４－５］［９］算值接近。Ｓｔｅｃｋｌｅｙ等（１９８９，１９９０）用强迫振动宽比对气动阻尼比的影响。Ｃｈｅｎｇ等（２００２）通过＊收稿日期：２０１２－０７－１１；修订日期：２０１２－１２－１２基金项目：国家自然科学基金（５０８７８１５９，９０７１５０４０）作者简介：曹会兰（１９８２－），女，博士，工程师，主要从事结构风工程方向的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｍｃｈｌ－１３２＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：全涌（１９７１－），男，重庆人，博士

7、，副教授，主要从事结构风工程方向的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｕａｎｙｏｎｇ＠ｔｏｎｇｊｉ．ｅｄｕ．ｃｎ引用格式：曹会兰，全涌，顾明．矩形截面超高层建筑横风向气动阻尼的风洞试验研究［Ｊ］．空气动力学学报，２０１４，３２（３）：３５１－３５９．ｄｏｉ：１０．７６３８／ｋｑｄｌｘｘｂ－２０１２．０１１９．ＣＡＯＨＬ，ＱＵＡＮＹ，ＧＵＭ．Ｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｔｅｓｔｏｎａｃｒｏｓｓ－ｗｉｎｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｄａｍｐｉｎｇｏｆｒｅｃｔａｎｇｕ－ｌａｒｓｕｐｅｒ－ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ［