尚信国际大厦风洞试验及风荷载特性的研究

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1、重庆大学硕士学位论文尚信国际大厦风洞试验及风荷载特性研究姓名：曹辉申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：李正良20120602中文摘要摘要如何确定作用在结构上的风荷载一直是超高层建筑抗风设计的难点，也是研究风振响应的基础。气流经过建筑表面会产生三维效应，即顺风向、横风向以及扭转风向风荷载，其中顺风向湍流被认为是形成顺风向脉动风载的主要因素，横风向风载机理复杂，横风向风荷载导致的横风向风致响应往往会大于顺风向响应，扭转风向风荷载会增大建筑截面边缘附近的位移和加速度，精细研究这三个方向的风荷载是非常有必要的。目前用来确定风荷载的主要方法是风洞试验和数值风洞模拟，两者是互相补充支持的。本

2、文以尚信国际大厦实际工程为例，通过数值风洞与风洞试验相结合的方法，对尚信国际大厦进行了风荷载特性的研究，将数值风洞和风洞试验的结果进行对比讨论，全面的分析了典型超高层建筑表面局部体型系数的分布规律和其随风向角的变化规律，最后在风洞试验实测风压的基础上，探讨了典型的矩形超高层建筑在不同风向角下风荷载的确定方法，为今后的相同工程提供参考和借鉴。本文主要开展了以下几个工作：①基于比较成熟的CFD技术，选取Standard、RNG、Realizable三种湍流模型对模型进行B类风场下16个风向角的数值风洞模拟，得到风洞试验中可以直接参考的风压系数等值线图，用来指导风洞试验的测孔布置。②利用风洞

3、试验技术，对尚信国际广场大厦进行32个风向角下的风洞试验，将所得数据进行处理得到各个风向角下尚信国际大厦各表面的局部体型系数，分析局部体型系数在模型表面沿高度和风向角的分布规律，并与数值风洞结果进行对比。③基于风洞试验实测数据，详细分析了尚信国际大厦表面风载数据的幅值特性，讨论了风载时程均值和方差随各因素的变化情况。将风荷载时程转化为风荷载功率归一化谱，讨论其频谱特性并研究了其随楼层高度和风向角的变化情况。用合理的数学模型对风载功率谱曲线进行拟合，分别拟合了功率谱中的湍流成分和涡旋脱落成分，为以后类似工程提供可用的数学模型参考。④基于实测数据计算出层风荷载之间的竖向相关系数，详细讨论了

4、相关系数与楼层高度、楼层竖向间隔距离以及风向角的关系。求出层风荷载的相干函数并用达文波特指数衰减率建立了顺风向和扭转向层风荷载相干函数曲线的数学公式，验证了指数衰减率拟合的可行性。用修正的指数衰减率拟合横风向层风荷载相干函数曲线，结果证明修正的指数衰减率更加符合实际曲线。关键词：超高层建筑，风洞试验，体型系数，风荷载谱，相干函数，数学模型重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTHowtodeterminethewindloadsonthestrlJc愈lreiSthedifficultyofhigh‘risebuildingdesignandthefoundationofwind—

5、inducedresponse．Airflowthroughthesurfaceofbuildingproducesathree—dimensionalef

6、陀ct，thatisalong—wind，across-windandtorsion-windload．Thealong-windturbulenceisconsideredthemainfactorofthealong-windfluctuatingwindload．Themechanismofacross—windloadiscomplex，andthewind—inducedresponseproducedbyittends

7、tobegreaterthantheresponseproducedbyalong-windload．Thetorsion—windloadincreasesthedisplacementandaccelerationneartheedgeofthebuilding．Soitisnecessarytostudythethreedirectionsofwindloadwell．Atpresent，themainmethodusedtodeterminethewindloadisbywindtunneltestandnumericalsimulation．ThispaperusesShan

8、gXinInternationalPlazaprojectasanexample，throughthenumericalsimulationandwindtunneltestcombinationmethod，researchingonthecharacteristicofwindloadonthebuildingforthefuturesimilarprojectreference．Thispapermainlycarriedoutthefo