高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)抗風(fēng)設(shè)計(jì)

高層建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)第三章抗風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)荷載概述本章主要內(nèi)容基本風(fēng)壓風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)載體型系數(shù)順風(fēng)向橫風(fēng)向振動(dòng)響應(yīng)風(fēng)振不適感的控制風(fēng)工程學(xué)簡述國外從1879年塔科馬橋風(fēng)毀以后開始風(fēng)工程研究，至今只有60多年，我國研究不到20年。

風(fēng)工程研究近年在國內(nèi)外發(fā)展很快，已形成一門新興學(xué)科，國際風(fēng)工程學(xué)會(huì)和中國風(fēng)工程學(xué)會(huì)分別于上世紀(jì)60年代和80年代成立。風(fēng)工程學(xué)建筑風(fēng)工程是一門綜合性學(xué)科，涉及氣象學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)及氣動(dòng)彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)工程學(xué)、振動(dòng)工程學(xué)等多門學(xué)科。

風(fēng)工程學(xué)近年來我國已建造并將繼續(xù)建造大量的大型風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)包括大跨橋梁、超高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)以及大跨空間結(jié)構(gòu)等。風(fēng)荷載是控制這些大型結(jié)構(gòu)安全性和使用性設(shè)計(jì)的主要因素。風(fēng)工程研究方法

大氣邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)——最直接、最有效

風(fēng)洞數(shù)值模擬——費(fèi)用低、效率高

風(fēng)工程學(xué)橋梁抗風(fēng)、建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、建筑風(fēng)環(huán)境國內(nèi)風(fēng)工程研究主要集中在高等院校，如同濟(jì)大學(xué)、湖南大學(xué)、西南交通大學(xué)和汕頭大學(xué)等，國內(nèi)風(fēng)工程研究在國際上的影響正在增大。風(fēng)洞試驗(yàn)

風(fēng)洞模型試驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)研究中的一項(xiàng)重要手段，它與構(gòu)筑物足尺實(shí)例是相輔相成的兩個(gè)方面，當(dāng)結(jié)構(gòu)物未建成或無條件進(jìn)行實(shí)測時(shí)，模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)則是進(jìn)行研究的唯一手段。通過對各種特殊體型的高層、超高層建筑及建筑群的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，可為設(shè)計(jì)提合理的參數(shù)，使擬建的建筑物安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。

風(fēng)洞試驗(yàn)當(dāng)風(fēng)洞尺寸達(dá)到寬度為2～4米、高為2～3米，長為5～30米時(shí)一般可以滿足要求。風(fēng)洞試驗(yàn)建筑物的風(fēng)洞試驗(yàn)要求在風(fēng)洞中能實(shí)現(xiàn)大氣邊界層范圍內(nèi)的平均風(fēng)剖面、紊流和自然流動(dòng)，即要求模擬風(fēng)速隨高度的變化。風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室TJ-1號(hào)風(fēng)洞：直流閉口式低速風(fēng)洞。試驗(yàn)段尺寸為1.8m寬、1.8m高、14m長。距試驗(yàn)段入口10.5m處設(shè)有一個(gè)轉(zhuǎn)盤，用于改變模型的方位角。試驗(yàn)風(fēng)速范圍從0.5m/s～30.0m/s連續(xù)可調(diào)。流場性能良好，試驗(yàn)區(qū)流場的速度不均勻性小于2%、湍流度小于1%、平均氣流偏角小于0.2°。

風(fēng)洞試驗(yàn)湖南變大學(xué)南風(fēng)洞憤實(shí)驗(yàn)接室湖南大烈學(xué)風(fēng)洞鐘實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞槳試驗(yàn)同濟(jì)大民學(xué)風(fēng)洞乓實(shí)驗(yàn)室TJ舞-2大氣率邊界濁層風(fēng)階洞：魯試驗(yàn)幼段尺列寸為3m寬、2.岡5m高、15m長。空霧風(fēng)洞試迫驗(yàn)風(fēng)速揚(yáng)范圍為0.獄5m艱/s～68倘m/睛s，風(fēng)擱洞配古有自水動(dòng)調(diào)具速、妨控制主與數(shù)爸據(jù)采蝴集系摧統(tǒng)，抵建筑濤結(jié)構(gòu)采模型歲試驗(yàn)河自動(dòng)獨(dú)轉(zhuǎn)盤廉系統(tǒng)雀。轉(zhuǎn)勸盤直踏徑為1.8血m，其轉(zhuǎn)疊軸中心討距試驗(yàn)疼段進(jìn)口糾為10.厘5m。流場餐性能良大好，試當(dāng)驗(yàn)區(qū)均蕉勻流場托的速度血不均勻出性小于1%、湍流錢度小于0.拳46富%、平均翁氣流偏茫角小于0.5慘°。同濟(jì)大準(zhǔn)學(xué)風(fēng)洞博實(shí)驗(yàn)室TJ沿-3大氣邊微界層風(fēng)喬洞：豎絕向回流揉式低速休風(fēng)洞，軋?jiān)囼?yàn)段燦尺寸為2m高×1港5m寬×14騾m長，其戲規(guī)模在汪同類邊撓界層風(fēng)冰洞中居污世界第霧二位。汽在試驗(yàn)芝段底板猛上的轉(zhuǎn)圈盤直徑唐為4.爭8m，其區(qū)轉(zhuǎn)軸翠中心變距試?yán)羊?yàn)段量進(jìn)口艷為10.代5m。并列繪的7臺(tái)風(fēng)愚扇由顫直流盯電機(jī)名驅(qū)動(dòng)扛，每托臺(tái)電袍機(jī)額騎定功搶率為45千瓦，溜額定轉(zhuǎn)駝速為750轉(zhuǎn)/分。試狠驗(yàn)風(fēng)速協(xié)范圍從0.膜2m墓/s～17趙.6找m/牽s連續(xù)可夸調(diào)。流斤場性能稠良好，聲試驗(yàn)區(qū)筒流場的辱速度不神均勻性鑰小于2%、湍竭流度揮小于2%、平均避氣流偏園角小于0.墳2°。汕頭故大學(xué)策風(fēng)洞倘實(shí)驗(yàn)岸室風(fēng)洞試其驗(yàn)風(fēng)洞模躍型風(fēng)洞試等驗(yàn)風(fēng)洞模浪型剛性壓滾力模型氣動(dòng)彈犁性模型剛性高既頻力平抵衡模型風(fēng)洞腥試驗(yàn)風(fēng)洞被模型剛性種壓力灑模型最常用,用來量峽測表面貓風(fēng)壓力,確定風(fēng)跨荷載肅建筑比棒例約為1:3跳00~囑1:5絨00一般采扶用有機(jī)形玻璃偽壓力傳顧感器測續(xù)的平均責(zé)壓力和至波動(dòng)壓煤力

試趙驗(yàn)時(shí)間神約為60秒,相應(yīng)積實(shí)際終時(shí)間1小時(shí)風(fēng)洞試定驗(yàn)風(fēng)洞模動(dòng)型氣動(dòng)彈叨性模型可精確枝考慮結(jié)稀構(gòu)的柔梁度和自速振頻率像，阻尼藏的影響泛．

高靜寬比大傲于５，接需要考膽慮舒適淘度的高膏柔建筑轉(zhuǎn)采用．虹模型斑制作麻敏煩，試渠驗(yàn)時(shí)間驚長．風(fēng)洞試冰驗(yàn)風(fēng)洞模兆型剛性巨高頻驗(yàn)力平耐衡模篇型一輕質(zhì)恒材料的啟模型固委定在高饑頻反應(yīng)箏的力平抬衡系統(tǒng)嘆上，可萍得到風(fēng)勞產(chǎn)生的房誠動(dòng)力效價(jià)應(yīng)．刮需要有掙能模擬府結(jié)構(gòu)剛泳度的基嗚座桿或滔高頻力爺平衡系捕統(tǒng)．風(fēng)洞試灰驗(yàn)風(fēng)洞試刻驗(yàn)香港青委馬大橋邁全橋氣領(lǐng)動(dòng)彈性暴模型風(fēng)均洞試驗(yàn)英國期千年咳橋橋別址風(fēng)棒環(huán)境頓風(fēng)洞樸試驗(yàn)香港火哨車站風(fēng)添環(huán)境風(fēng)巾洞試驗(yàn)風(fēng)壓數(shù)顏值模擬風(fēng)壓索數(shù)值皺模擬風(fēng)壓象數(shù)值禾模擬風(fēng)壓淡數(shù)值迎模擬風(fēng)壓灣數(shù)值鼓模擬風(fēng)壓安數(shù)值瓶模擬風(fēng)壓正數(shù)值易模擬風(fēng)壓數(shù)斧值模擬風(fēng)對株構(gòu)筑苗物的種破壞風(fēng)對步構(gòu)筑柄物的蛇作用服從自艇然風(fēng)經(jīng)所包羞含的興成分包看包催括平繁均風(fēng)刪作用旱和脈斃動(dòng)風(fēng)似作用倘，從占結(jié)構(gòu)槽的響喂應(yīng)來莖看包鑼括靜爪態(tài)響趴應(yīng)和筍風(fēng)致勺振動(dòng)允響應(yīng)揀。平藍(lán)均風(fēng)究既可斜引起差結(jié)構(gòu)銷的靜銅態(tài)響站應(yīng)，占又可紹引起棗結(jié)構(gòu)暈的橫檔風(fēng)向舞振動(dòng)漂響應(yīng)當(dāng)。脈京動(dòng)風(fēng)潑引起晚的響疤應(yīng)則閥包括吼了結(jié)綁構(gòu)的掙準(zhǔn)靜晉態(tài)響筐應(yīng)、欠順風(fēng)欲向和撥橫風(fēng)陣向的辯隨機(jī)叢振動(dòng)爬響應(yīng)騎。當(dāng)糾這些棉響應(yīng)意的綜佩合結(jié)購果超閉過了繞結(jié)構(gòu)黨的承疤受能猛力時(shí)庫，結(jié)星構(gòu)將刮發(fā)生暗破壞享。對房死屋建塌筑結(jié)數(shù)構(gòu)的必破壞橋梁歌結(jié)構(gòu)怠的破忍壞對輸圍電系賺統(tǒng)等竊生命闖線工和程的界破壞對廣棵告牌鋒、標(biāo)爺語牌精等的凳破壞對港國口設(shè)舞施的傻破壞對海洋咸工程結(jié)矛構(gòu)的破側(cè)壞風(fēng)對構(gòu)干筑物的莫破壞風(fēng)對構(gòu)枝筑物的御破壞被颶風(fēng)冊卡特里竊娜嚴(yán)重猜?lián)p壞的箭新奧爾問良多層艦建筑風(fēng)對倆構(gòu)筑美物的停破壞風(fēng)對辨構(gòu)筑侵物的稀破壞窗戶被亮颶風(fēng)卡吊特里娜怒嚴(yán)重?fù)p歇壞的新晃奧爾良叉凱悅酒川店風(fēng)對條構(gòu)筑傘物的翁破壞臺(tái)風(fēng)約樹克造成林的香港薪灣仔數(shù)蔥幢大廈緣瑞玻璃幕頂墻損壞淋情況風(fēng)對構(gòu)靈筑物的酬破壞風(fēng)對標(biāo)構(gòu)筑爹物的根破壞風(fēng)對構(gòu)抓筑物的導(dǎo)破壞風(fēng)對構(gòu)彩筑物的績破壞風(fēng)對給構(gòu)筑賢物的缸破壞風(fēng)對銅構(gòu)筑荒物的障破壞風(fēng)對需構(gòu)筑躬物的舌破壞風(fēng)荷載維概述結(jié)構(gòu)風(fēng)殺工程研奮究對象午和內(nèi)容加廣泛。捉從結(jié)構(gòu)栽方面來菜看，涉躬及到低簡矮建筑員、大跨厘度建筑濁結(jié)構(gòu)、雙高層建咸筑、高沒聳結(jié)構(gòu)下、橋梁體、海洋夸工程結(jié)綿構(gòu)等；從研究挎內(nèi)容來勉看，涉午及到風(fēng)訊對結(jié)構(gòu)惰的靜力貸作用、懶風(fēng)致振報(bào)動(dòng)響應(yīng)辣、風(fēng)振繪控制等回，不同泡的研究麥內(nèi)容在圍不同的百結(jié)構(gòu)上漆往往又范有不同曬的體現(xiàn)捕。風(fēng)荷載饒概述當(dāng)風(fēng)于以一超定速像度吹統(tǒng)響建都筑物凳時(shí)，呢建筑號(hào)物將宏對其辭產(chǎn)生廈阻塞危和擾定動(dòng)作掛用，丘從而培改變蘋該建破筑物陣周圍勸風(fēng)的拒流動(dòng)泊特性終。反優(yōu)過來塌，風(fēng)撐的這啟種流惕動(dòng)特婆性改纖變引隊(duì)起的中空氣軍動(dòng)力題效應(yīng)聾將對巷結(jié)構(gòu)膠產(chǎn)生戚作用嬌。由于父自然怒風(fēng)的必紊流召特性滿，因燥此風(fēng)僚對結(jié)腸構(gòu)的作這種淹作用持包含藝了靜薯力作蓮用和丸動(dòng)力紫作用油兩個(gè)給方面咬，使婚結(jié)構(gòu)妨產(chǎn)生醋相應(yīng)希的靜患力和謀動(dòng)力即響應(yīng)寶。風(fēng)荷載明概述風(fēng)不澇僅對局結(jié)構(gòu)鄉(xiāng)豐產(chǎn)生跳靜力希作用收，還游會(huì)產(chǎn)襲生動(dòng)培力作榴用，喚引起狼高層忽建筑允、各肉類高謠塔和笑煙囪李等高殺聳結(jié)嬌構(gòu)、巧大跨苗度纜射索承恐重橋隔梁、大大跨犯度屋裂頂或右屋蓋典、燈鋤柱等衫許多后柔性替結(jié)構(gòu)編的振隔動(dòng)，厲產(chǎn)生治動(dòng)力壓荷載華，甚綠至引暗起破仔壞。結(jié)構(gòu)的敏風(fēng)致振吵動(dòng)在很繩大程度昆上依賴頑于結(jié)構(gòu)括的外形弦、剛度論（或柔抓度）、云阻尼和沒質(zhì)量特蠻性。不同的凳外形將龍引起不察同的風(fēng)界致動(dòng)力喘荷載。結(jié)構(gòu)剛良度越小給，柔性燙越大，賽則其風(fēng)痰致振動(dòng)遲響應(yīng)就鞏越大。結(jié)構(gòu)的滿阻尼越偏高，其蘭風(fēng)致振鍵動(dòng)的響并應(yīng)也就缸越小。風(fēng)致鐮振動(dòng)慰減振侄措施遼研究標(biāo)一般杠也是肚從這屠四方裙面著疑手。風(fēng)荷載始概述風(fēng)壓基拿本特點(diǎn)紊亂粗性和恥隨機(jī)剩性迎風(fēng)面綱壓力，慣背風(fēng)面編吸力風(fēng)壓撒的不嫩確定礦性風(fēng)荷載攏概述風(fēng)荷呈載概爪述風(fēng)荷載隔概述風(fēng)荷載蜻概述風(fēng)壓對洽高樓的船危害1.隔墻左開裂,甚至主袖體結(jié)構(gòu)異破壞2.疲勞,失穩(wěn)耳破壞3.裝飾物婦和玻璃免幕墻破陵壞4.擺動(dòng)使幫居住者折感到不澡適不安風(fēng)荷載蘿概述風(fēng)對結(jié)武構(gòu)作用順風(fēng)向:平均跌風(fēng)(靜力)和陣風(fēng)甘脈動(dòng)風(fēng)(動(dòng)力)橫風(fēng)分向:周期餡性振岸動(dòng)（省周期外荷載)和隨機(jī)醫(yī)性振動(dòng)(隨機(jī)流荷載漫）風(fēng)的略雙重稅性細(xì)長柔腫性結(jié)構(gòu),橫風(fēng)念向可掩能產(chǎn)踐生很探大的拉動(dòng)力百效應(yīng).風(fēng)荷編載概洲述風(fēng)對結(jié)憶構(gòu)作用計(jì)算方問法穩(wěn)定風(fēng)--靜力即養(yǎng)結(jié)構(gòu)力阿學(xué)理論脈動(dòng)風(fēng)棋（順風(fēng)賓向和橫鵲風(fēng)向）--動(dòng)力隨掀機(jī)振動(dòng)男理論橫風(fēng)哭向周處期性支風(fēng)力--動(dòng)力計(jì)多算(確定棟性荷扇載)基本風(fēng)頭壓采用昨較長贏時(shí)間伴的平參均風(fēng)邀速而天不是往瞬時(shí)資風(fēng)速辣，作版為確魯定風(fēng)鍛壓和槳衡量劉風(fēng)災(zāi)內(nèi)的依訊據(jù)?；韭氾L(fēng)速蓬：針惱對特床定高紗度處胞并按尿特定哨條件斬來分賣析平精均風(fēng)帶速。標(biāo)準(zhǔn)高賢度：10米。標(biāo)準(zhǔn)地摧貌：空碎曠平坦守地面。標(biāo)準(zhǔn)猾時(shí)距系：10分鐘。重現(xiàn)期披：30年和50年?；臼祜L(fēng)壓基本風(fēng)依速：取灘當(dāng)?shù)乇雀┹^空曠仁平坦地茶面上離罩地10米高犯處，龜統(tǒng)計(jì)斷所得30年一遇缸的10分鐘拳平均拋?zhàn)畲笳忥L(fēng)速鄉(xiāng)豐。基本風(fēng)隊(duì)壓：風(fēng)壓蘭高度群變化煩系數(shù)地表毯對風(fēng)辣的摩償擦作東用，載使接井近地請表的山風(fēng)速巧隨離軍地面訪高度底的降叼低而鐵減小奪。30曉0~貝50速0米以上歲后影響瓦不大.地表粗咬糙度不御同，風(fēng)勞速變化毫的快慢鍋也不相染同開闊特場地伴比城劈燕市中濁心更馬快達(dá)凍到梯豬度風(fēng)圖速同一杯高度間處風(fēng)定速，膽城市品中心忍比開昏闊場猶地小根據(jù)憶地面糾粗糙挎類別炎和離殺地面癢高度搖確定株風(fēng)壓紀(jì)高度授變化警系數(shù)風(fēng)載取體形杠系數(shù)為把近返地風(fēng)的風(fēng)速壓轉(zhuǎn)換堵為建渠筑物萬表面欄的風(fēng)壓-氣流拒繞過需要采勉用一定馳的修正楚系數(shù)－芽風(fēng)載體疼形系數(shù)嫩。要完輪全理表論上輝來確蓋定受鋪氣流置影響巾的物壤體表肌面的卡壓力,目前穩(wěn)還做殊不到.體型復(fù)要雜、高罷柔建筑繪物的風(fēng)芽載體形犯系數(shù)需前要通過昌試驗(yàn)確直定周圍環(huán)型境復(fù)雜杰應(yīng)按風(fēng)縱洞試驗(yàn)霧確定風(fēng)載體炎形系數(shù)肺－主要留與建筑鼓物體形著有關(guān):建筑厘物平關(guān)面形惑狀和充建筑舞物立票面平遭整度.自向?qū)W順、化橫風(fēng)向向振售動(dòng)順風(fēng)向答振動(dòng):用概博率論踏的法切則來緊描述,雖不能朝夠定出戒某一時(shí)鄙刻反應(yīng)崖的確定淘值,卻可走以分蹦析出鳳該時(shí)雞刻取謠某值雞的保熟證率你的可嗽能性.橫風(fēng)奔向振焰動(dòng):由不有穩(wěn)定丸的空厭氣動(dòng)炎力引鳳起,比較復(fù)牌雜,高樓和位高塔影快響較大.隨著睡房屋授高度添增加丈，在弟強(qiáng)風(fēng)欺作用德下，升高樓(高層蛇鋼結(jié)頂構(gòu))所產(chǎn)口生的蘇振動(dòng)脂，使休人不舒續(xù)適，所以扔高樓的旅抗風(fēng)設(shè)垮計(jì)，不榨僅要滿澇足強(qiáng)度、本變形和創(chuàng)傾覆穩(wěn)叔定方面勻的要廉求，沿而且穗還要庸使高蛛樓在順風(fēng)昌向振連動(dòng)、岡橫風(fēng)沾向振攪動(dòng)和宗扭轉(zhuǎn)失振動(dòng)控制否在不買使居香住者米產(chǎn)生緩不適異感的森容許戴限度應(yīng)內(nèi)。風(fēng)振仍不適枯感的腳控制世界上鍋首先提墊出舒適感與房刑屋頂校層加漸速度親關(guān)系眉的是粒加拿炮大的除達(dá)文茄波特劣教授華，國內(nèi)魄的研遺究很割少。風(fēng)振不加適感的窩控制目前思的計(jì)宰算建耗筑物咳頂層吃加速或度的曉經(jīng)驗(yàn)慘公式適。通喉過風(fēng)子洞試還驗(yàn)進(jìn)怪行確勞認(rèn)。一、衡待量不適俯感的尺仁度1、人體對銜運(yùn)動(dòng)的圈承受19宿70年，朱美國錯(cuò)波士蔬頓一閱座高遷樓在0.9踐8KN拾/m2風(fēng)壓敘下，△/H休《1例/7轎00，人綱卻感寨到不棍適。冬說久明用△/H來控陷制側(cè)醬移，壟并不歉能概縮慧括人向體對養(yǎng)運(yùn)動(dòng)層的反敞應(yīng)和亮耐受只程度牧。風(fēng)振不資適感的朽控制研究表畢明：人挺體感覺抬器官不轉(zhuǎn)能覺察樹所在位說置的絕塔對位移仗和速度彈，只能寒感受到抵它們的鍵相對變蕉化。景線性訂加速度宮是由人礦內(nèi)耳中肌的耳石改察覺到論的，局冰部加速秋度則是統(tǒng)耳內(nèi)的茄半規(guī)官牌感覺的供。牧所以，加速度（線性內(nèi)加速擇度和角加乳速度）是衡貞量人體均對高樓帆風(fēng)振感乎受的最育好尺度賀。風(fēng)振不刃適感的薯控制而α=4墓π*π體A/(弄T*T熱)所以A(振幅)和T(自振乘周期)是表侮征加卻速度季的重暑要指源標(biāo)。風(fēng)振不熊適感的誼控制2、人體方風(fēng)振館反應(yīng)茂的分啄級a、按振饒幅和殃周期僻分級A、無賭感覺B、有感聾覺C、令遇人煩令躁D、令人毯非常煩餃躁E、無法憂承受b、按加速夫度分級A、B、C、D、E風(fēng)振給不適窯感的然控制二、艙實(shí)際新建筑傭物的冶加速誼度響古應(yīng)1.紐約傲帝國裹大廈剪（10撇3層，鋼矛結(jié)構(gòu)）2.紐約福世貿(mào)絨大廈馳（11鎮(zhèn)0層，阿鋼結(jié)療構(gòu)）3.芝加湊哥湖闊濱廣聞場大步廈4.金貿(mào)大叫廈10年重現(xiàn)捐期加速煙度為0.0冤09g州~0.奸013暴g沃1年重丹現(xiàn)期疤加速特度為0.0光03g翼~0.謝005棟g風(fēng)振田不適巧感的申控制三、風(fēng)振加羅速度限傳值1.歐洲:匯2救.加拿得大0.0舞1g~芒0.0劫3g(公寓取街下限,辦公老取上蠢限)塘3.中國悼公寓:0寫.0斷2g公共狠建筑:0.刪03g風(fēng)振不密適感的眼控制