高层建筑第三讲-结构抗风设计

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1、高层建筑结构概念设计第三章抗风设计风荷载概述本章主要内容基本风压风压高度变化系数风载体型系数顺风向横风向振动响应风振不适感的控制风工程学简述国外从1879年塔科马桥风毁以后开始风工程研究，至今只有60多年，我国研究不到20年。风工程研究近年在国内外发展很快，已形成一门新兴学科，国际风工程学会和中国风工程学会分别于上世纪60年代和80年代成立。风工程学建筑风工程是一门综合性学科，涉及气象学、空气动力学及气动弹性力学、结构工程学、振动工程学等多门学科。风工程学近年来我国已建造并将继续建造大量的大型风敏感结构。这些

2、结构包括大跨桥梁、超高层建筑和高耸结构以及大跨空间结构等。风荷载是控制这些大型结构安全性和使用性设计的主要因素。风工程研究方法大气边界层风洞试验——最直接、最有效风洞数值模拟——费用低、效率高风工程学桥梁抗风、建筑结构抗风、建筑风环境国内风工程研究主要集中在高等院校，如同济大学、湖南大学、西南交通大学和汕头大学等，国内风工程研究在国际上的影响正在增大。风洞试验风洞模型试验是实验研究中的一项重要手段，它与构筑物足尺实例是相辅相成的两个方面，当结构物未建成或无条件进行实测时，模型风洞实验则是进行研究的唯一手段。通

3、过对各种特殊体型的高层、超高层建筑及建筑群的风洞试验研究，可为设计提合理的参数，使拟建的建筑物安全可靠，经济合理。风洞试验当风洞尺寸达到宽度为2～4米、高为2～3米，长为5～30米时一般可以满足要求。风洞试验建筑物的风洞试验要求在风洞中能实现大气边界层范围内的平均风剖面、紊流和自然流动，即要求模拟风速随高度的变化。风洞试验风洞试验风洞试验同济大学风洞实验室TJ-1号风洞：直流闭口式低速风洞。试验段尺寸为1.8m宽、1.8m高、14m长。距试验段入口10.5m处设有一个转盘，用于改变模型的方位角。试验风速范围从

4、0.5m/s～30.0m/s连续可调。流场性能良好，试验区流场的速度不均匀性小于2%、湍流度小于1%、平均气流偏角小于0.2°。风洞试验湖南大学风洞实验室湖南大学风洞实验室风洞试验同济大学风洞实验室TJ-2大气边界层风洞：试验段尺寸为3m宽、2.5m高、15m长。空风洞试验风速范围为0.5m/s～68m/s，风洞配有自动调速、控制与数据采集系统，建筑结构模型试验自动转盘系统。转盘直径为1.8m，其转轴中心距试验段进口为10.5m。流场性能良好，试验区均匀流场的速度不均匀性小于1%、湍流度小于0.46%、平均气

5、流偏角小于0.5°。同济大学风洞实验室TJ-3大气边界层风洞：竖向回流式低速风洞，试验段尺寸为2m高×15m宽×14m长，其规模在同类边界层风洞中居世界第二位。在试验段底板上的转盘直径为4.8m，其转轴中心距试验段进口为10.5m。并列的7台风扇由直流电机驱动，每台电机额定功率为45千瓦，额定转速为750转/分。试验风速范围从0.2m/s～17.6m/s连续可调。流场性能良好，试验区流场的速度不均匀性小于2%、湍流度小于2%、平均气流偏角小于0.2°。汕头大学风洞实验室风洞试验风洞模型风洞试验风洞模型刚性压力

6、模型气动弹性模型刚性高频力平衡模型风洞试验风洞模型刚性压力模型最常用,用来量测表面风压力,确定风荷载建筑比例约为1:300~1:500一般采用有机玻璃压力传感器测的平均压力和波动压力试验时间约为60秒,相应实际时间1小时风洞试验风洞模型气动弹性模型可精确考虑结构的柔度和自振频率，阻尼的影响．高宽比大于５，需要考虑舒适度的高柔建筑采用．模型制作麻烦，试验时间长．风洞试验风洞模型刚性高频力平衡模型一轻质材料的模型固定在高频反应的力平衡系统上，可得到风产生的动力效应．需要有能模拟结构刚度的基座杆或高频力

7、平衡系统．风洞试验风洞试验香港青马大桥全桥气动弹性模型风洞试验英国千年桥桥址风环境风洞试验香港火车站风环境风洞试验风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风压数值模拟风对构筑物的破坏风对构筑物的作用从自然风所包含的成分看包括平均风作用和脉动风作用，从结构的响应来看包括静态响应和风致振动响应。平均风既可引起结构的静态响应，又可引起结构的横风向振动响应。脉动风引起的响应则包括了结构的准静态响应、顺风向和横风向的随机振动响应。当这些响应的综合结果超过了结构的承受能力时，结

8、构将发生破坏。对房屋建筑结构的破坏桥梁结构的破坏对输电系统等生命线工程的破坏对广告牌、标语牌等的破坏对港口设施的破坏对海洋工程结构的破坏风对构筑物的破坏风对构筑物的破坏被飓风卡特里娜严重损坏的新奥尔良多层建筑风对构筑物的破坏风对构筑物的破坏窗户被飓风卡特里娜严重损坏的新奥尔良凯悦酒店风对构筑物的破坏台风约克造成的香港湾仔数幢大厦玻璃幕墙损坏情况风对构筑物的破坏风对构筑物的破坏风对构筑物的破坏风对构筑