高层建筑风敏感性及风振控制方法简述

合集下载

浅谈高层建筑抗风设计及风振有效控制方法

浅谈高层建筑抗风设计及风振有效控制方法
载的试验中 , 型风洞试验是必不可少 的。 模 22风荷载分类 . 221 风向荷 载 ..顺 顺 风向风荷载 , 即与风的方向一致的风力作用 , 是高层建筑承受 的
构 的动力反应 。被动 控制的 主要思想 就是通过增加结 构阻尼 , 高构 提 件 延性 以及采用 附加的耗能 系统来 提高建筑 的抗振 能力以及舒适 性。 对 于钢结构而言重量 轻 、 阻尼小 , 以更易采用结构 振动控制措施 , 所 以
开发 了具有多种耗能机制的复合型耗 能器 。 耗能减振系统可分 为两类 : 1耗能构件减振体系 , ) 利用结构 的非承重构件作 为耗能装置 , 常用 的耗能构件包括耗能支撑 、 耗能剪力墙等 。 2 阻尼 器减振系统 , ) 包括摩擦阻尼器 、 软钢和合金 阻尼器 、 阻尼 铅 器、 粘弹性阻尼器 V D 油阻尼器等 。 E 、
1前 言 .
T MD 系统
31 制的概念 .控 ’ 控制最早是 由 K b r M n i 16 年 提出的 。与结 构 自身 的加 ao 和 i 在 9 0 i a 固和加强相 比 , 结构 中引进 附加控制系统具 有明显 的优势 。从 策略上
随着全球经济 的迅速发展 , 在世 界各地 区都 兴建了大量 的( ) 超 高 层建筑 , 超 ) 在( 高层建筑结构抗侧力体系设计 中, 一般风荷载和地震荷 载是主要 的荷 载。风压会造成 高层建筑产生 过大的变形 和振 动 , 如果 建筑抗 风设 计不当 , 或者导致建筑产生过大的变形 , 会致使建筑产生局
提高结构 的抗风抗震能力 。 3 .耗能减振系统 .1 2 耗 能减振 技术 主要通过在 结构 的某些部 位增设 耗能 器或耗 能部
件, 为结构提供一定 的附加 刚度 或附加阻尼 。在风荷 载作用 时 , 阻尼器 产生较大 的阻尼 , 大量耗散能量 , 使主体结构 的动力反应减小 , 从而更 好地保护 主体 结构的安全 , 一种有效 、 是 安全 、 经济且 日 成熟的工程 渐 减振技术。 目前开发的耗能装置主要有金属耗能器 、 摩擦耗能器 、 粘弹

超高层建筑结构风振响应及控制

超高层建筑结构风振响应及控制
列 阵 ;【() 为结 构上 的 L×1阶控 制 力 向量列 阵 , { £) , L 为控 制力数 ;H] [ 为控 制力作用 位置 矩阵 。
形 ; 构在反 复风振 作 用 下产 生 疲 劳破 坏 ; 结 构气 结 使 动弹性 不稳定 ; 结构 震动加 剧 , 响高层 住宅舒适 度 。 影
有被 动控制 ( 如安 装黏 滞阻尼 器 、 弹性阻尼 器 、 频 黏 调
质量 阻 尼 器 、 频 液 体 阻 尼 器 ) 智 能 控 制 和 主 动 调 、
控 制 ] 。
结 构风振 控制 的原理是 在结 构发 生风振 反应时 , 由设 置在 结构 上 的一些 控 制装 置 主 动或 者 被 动地 施 加 一组控 制力 , 以达 到减少 和抑制风 振反应 的一 种方
数相同。
置在 结构顶 部 以控 制 风 振 反 应 , 结 构第 一 、 二 振 使 第
型 的阻尼水 平从 1 %和 0 4 . %增加 到 1 2 和 1 5 , .% .%
( )在伸 臂桁 架 层 的斜 撑 替 换 为 人 字 形 安 装 的 3
2 风 振控 制 应 用
结 构 体系 中, 风振 控 制装 置 属非 承 重构 件 , 功 其
能仅在 结构 中发 挥 耗 能 作 用 , 不 承担 导 荷 承 载 作 而 用, 即增 加风振 控制装 置不 改变主 体结构 竖 向受力 体 系 。一 般情 况下 , 构 越 高 、 柔 、 结 越 跨度 越 大 、 振动 越 强 、 压越 高 , 控制效 果越显 著 。 风 则
器对 其进 行风振 控制 , 使结 构阻 尼 比从 0 8 . %提 高到
作者简介: 国军( 9 3 , , 徐 1 7 一)男 江苏南通人 , 合肥工大建设监理有限责任公 司工程师 22 《 1 工程与建设》 2 1 年第 2 01 5卷第 2期

高层建筑结构的风振控制技术综述

高层建筑结构的风振控制技术综述
[5]张月香.高层建筑AVS控制的多模态法与优化布置研究[D].同济大学,2004.
[6]李爱群,陈鑫,张志强.大跨楼盖结构减振设计与分析[J].建筑结构学报,2010.
表1风致振动的类型
二、主动控制技术
主动控制技术常是在结构关键部位应用作动器拖动附加质量块或在结构内部安装作动器与弹性元件施加控制力,通过实时观测追踪技术从而分析结构的动力响应,由伺服装置对结构施加控制,实现主动的调节功能,将结构在风、地震等激励下的响应控制在规范允许范围之内。主动控制对于能量的消耗较大,且依赖于控制算法,尚未得到广泛应用[3]。
2.1 AMD系统
AMD系统主要由质量块、导向系统、弹簧系统、阻尼器系统和作动器系统组成[4]。在结构产生振动响应时,作动器首先驱动质量块,使质量块发生运动,进而质量块带动弹簧、阻尼器和作动器对结构产生作动力,实现对于结构的主动控制。
(a)悬吊式(b)支撑式
图1
AMD系统主要分为悬吊式和支撑式两类。悬吊式是将质量块悬吊在结构上,阻尼装置设置在质量块和结构之间,如图1(a)所示。支撑式是将质量块支撑在结构层上,阻尼装置设置在支撑质量块和结构之间,如图1(b)所示。
广义的振动控制主要包括两方面的内容[2]:(1)振动的利用,即充分利用有利的振动:(2)振动的抑制,即尽量减小有害的振动。土木工程领域的振动控制一般属于后者,即采用某种措施使结构在动力荷载作用下的响应不超过某一限量,以满足使用的要求,风振即是如此。
依据是否需要外界输入能量,结构的减振控制分为主动控制,被动控制和智能控制等。
图2
三、被动控制技术
被动控制技术是通过附加在结构上的控制装置来增大结构的阻尼、提高结构的延性以吸收和耗散外界输入的能量,包括阻尼减振装置如粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、摩擦阻尼器等以及吸能减振装置如TMD、TLD、MTMD、TLMD等。

高层建筑风效应及风振控制分析

高层建筑风效应及风振控制分析

高层建筑风效应及风振控制分析摘要:科技的发展与应用,使高层建筑被普遍应用,在设计高层建筑的时候,需要注意风效应对其的影响。

既要满足居住需求,又要满足减少振动的要求,一般高层建筑风振控制有耗能减振系统、吸振减振系统、锚索控制、主动控制与混合控制系统等。

关键词:高层建筑;风效应;风振控制随着经济的飞速发展与科学技术的广泛应用,高强度材料在高层建筑行业被普遍应用,使高层建筑与高耸结构不断出现,为建筑行业带来新的革命,也为城市居民生产生活带来了新形式。

高层建筑师在设计过程中,注意力多集中于建筑的平面功能布置、外观合理与空间的有效利用上,很少考虑到高层建筑间气流的影响问题。

如果高层建筑群之间的布局不合理,会为业主带来极大的不便。

高层建筑的主要荷载为水平风荷载,相比于地震等振动作用,风力作用频繁且持续时间长,影响力要大得多,为防止高层建筑在风力作用下出现倒塌、结构开裂等问题,必然要对高层建筑的风效应及风振控制进行合理的分析,使高层建筑结构抗风设计满足实际生活使用需求、安全需求、舒适度需求等。

一、高层建筑风效应的数值分析以高层建筑小区风效应进行分析,常见高层建筑小区的布局有三种形式:行列式、错列式和周边式,针对这三种布局的高层建筑,利用计算机进行模拟数值分析,得出高层建筑群内气流流动速度,并分析其影响度。

数据举例:行列式为4排每排4栋,共计16栋;错列式为五排交错排列,共计18栋;周边式为4排,呈口字形排列,共计12栋。

行列式错列式周边式拟定风向为正北和正西北两种,风速5m/s。

按人在1.8米位置进行计算。

其数值结果对比分析如下:(一)正北风向时:行列式第三、四排的风速达最高;错列式在第一、二列的第四排侧;周边式在第一、三列第四排。

其涡流形式,除错列式中间位置出现涡流外,其他二种不出现或很少出现。

通过对风速的变化趋势进行对比发现:三种布局风速会沿建筑高速而增大,行列式排末高层的高速区可达5.8m/s;错列式高层高速区达7.7m/s;周边区则达6.8m/s。

高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法

高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法

高层装配式建筑施工中的风振响应分析方法随着城市化进程不断加速,高层建筑在城市中得到越来越广泛的应用。

然而,由于其在施工过程中的特殊性质,风振问题成为需要解决的重要难题。

本文将介绍高层装配式建筑施工中风振响应分析的方法,并且讨论其应对风振问题的可行性。

一、高层装配式建筑风振响应分析方法在进行高层装配式建筑施工中的风振响应分析时,主要采用以下几种方法:1. 地面试验法地面试验法通常通过模拟真实场景下的气候条件和风力,利用大型模型进行试验观测。

这种方法可以帮助研究人员更好地理解和预测建筑物在不同条件下的风振响应情况。

通过不同参数调整和变化等手段,进一步优化设计方案以降低风振问题。

2. 数值模拟法数值模拟法是一种常用且有效的方法。

通过利用计算机软件对高层装配式建筑施工中的风振响应进行数值模拟,可以准确地预测建筑物在不同风速下的振动状况。

这种方法可以根据具体情况对建筑结构参数、材料特性和环境条件等进行细致分析,为设计和施工提供科学依据。

3. 桥梁测试法桥梁测试法是一种借鉴桥梁工程领域常用的方法。

通过在高层装配式建筑上安装传感器,实时监测和记录风力引起的振动数据。

这样可以获得真实而准确的风振响应结果,并及时采取相应措施来降低振动影响。

二、高层装配式建筑施工中的风振问题及其影响高层装配式建筑因其自身结构与施工方式的特殊性,容易受到外部风力作用而产生较大幅度的振动。

风振问题主要表现为以下几个方面:1. 结构安全隐患风力引起的振动可能会导致高层装配式建筑结构疲劳甚至损坏。

这种情况对于已经施工完毕的建筑物来说,可能会带来严重的安全隐患。

2. 使用舒适性下降高层装配式建筑中的风振问题也会对居住者的使用舒适性产生影响。

长期以来,人们一直在追求高楼大厦的景观和环境优势,但是由于风振问题带来的不稳定性,使得建筑物内部产生明显晃动感,降低了使用者的舒适程度。

3. 破坏周边环境风振引起的噪音和震动还有可能对周围环境造成一定影响。

高层建筑结构的风致振动控制

高层建筑结构的风致振动控制

高层建筑结构的风致振动控制在高层建筑结构设计和建造过程中,风致振动是一个重要的问题。

高楼居住者经常会感受到建筑物在强风中的晃动,这不仅影响住户的生活质量,还可能对建筑的结构稳定性产生负面影响。

因此,高层建筑结构的风致振动控制成为了研究的热点之一。

一、引言在引言中,我们将介绍高层建筑结构的风致振动控制的重要性,并提出本文研究的目的和意义。

二、背景这一部分将介绍高层建筑结构的基本特点和存在的挑战,特别是在面对大风时的振动问题。

我们还将简要讨论目前已有的研究成果和现有的风振控制方法。

三、风致振动现象的原理在这一部分,我们将解释高层建筑结构在风力作用下发生振动的原理。

这涉及到风荷载的作用机制以及结构的固有频率等基础知识。

四、风振控制方法本部分将介绍目前常用的风振控制方法,包括质量阻尼、刚度控制和主动控制等。

针对每种方法,我们将详细说明其工作原理和应用范围,并给出实例进行说明。

五、质量阻尼方法质量阻尼是一种被广泛应用于高层建筑结构的振动控制方法。

我们将介绍质量阻尼器的工作原理和种类,并分析其在不同情况下的有效性和适用性。

六、刚度控制方法刚度控制作为另一种常见的风振控制方法,可以通过调整结构的刚度来减小振动幅值。

我们将介绍刚度调整的原理和方法,并探讨其在实际工程中的应用情况。

七、主动控制方法相较于质量阻尼和刚度控制,主动控制是一种更加先进和灵活的振动控制方法。

我们将介绍主动控制方法的原理和实现方式,并分析其在高层建筑结构中的潜在应用前景。

八、结论在本文的结尾,我们将总结不同风振控制方法的优缺点,并对未来的研究方向进行展望。

我们还将强调高层建筑结构的风致振动控制对于建筑的安全性和居住者的舒适性的重要意义。

通过以上的分节论述,我们全面而系统地介绍了高层建筑结构的风致振动控制方法。

这些方法旨在减小建筑物在强风作用下的振动幅值,提高建筑物的稳定性和居住者的生活质量。

随着技术的不断进步和研究的深入,我们相信未来会有更多创新的方法和技术用于风振控制。

高层建筑结构抗风振性能分析与设计

高层建筑结构抗风振性能分析与设计

高层建筑结构抗风振性能分析与设计高层建筑抗风振是指建筑物在强风作用下抵抗风振的能力。

由于高层建筑的高度和细长形状,容易受风的作用,产生结构的振动。

因此,为了确保高层建筑的安全和稳定,必须对其抗风振性能进行分析和设计。

一、风振分析高层建筑抗风振性能的分析是通过计算建筑物在风场中受到的风压力,分析建筑结构的振动特性,以及评估结构的稳定性和安全性。

主要包括以下几个方面:1. 风压力计算:根据建筑物高度、形状和所在地的风速,计算出建筑物在不同高度和不同方向上受到的风压力大小。

这需要考虑的因素包括建筑物的表面积、气动力系数和风压力系数等。

2. 结构振动特性分析:通过数学模型和计算方法,分析建筑结构在风作用下的振动特性。

包括自振频率、阻尼比和模态形式等参数。

这些参数能够帮助工程师判断结构的振动情况,进而评估其稳定性和抗风能力。

3. 结构响应分析:根据建筑结构的振动特性,进行结构响应分析,即模拟建筑物在风场中的受力和变形情况。

通过有限元分析等方法,定量计算结构的应力、位移和变形等参数,为结构的抗风设计提供依据。

二、设计原则与方法在高层建筑抗风振的设计过程中,需要遵循一些基本的原则和方法,以保证结构的稳定性和安全性。

1. 抵抗风压力:结构的设计应考虑到不同高度和不同方向上的风压力变化。

采用适当的结构形式和截面尺寸,以抵抗风压力的作用,并保证结构的整体稳定性。

2. 减小结构振动:通过合理的结构抗振措施,减小结构在风作用下的振动。

常用的方法包括增加结构的坚固性、增加阻尼装置、优化结构参数和采用风洞试验等。

3. 考虑风-结构相互作用:在风振设计中,需要考虑风-结构相互作用的影响。

即风场的作用对结构的响应造成的影响,以准确评估建筑物的受力和变形情况。

4. 断面设计:根据结构的受力特点和抗振要求,进行断面的设计。

选择合适的材料和截面形式,以满足结构的抗风要求和使用寿命。

5. 工程实践经验:高层建筑抗风振的设计需考虑到实际工程施工和运行中的各种影响因素。

超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析

超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析

超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析随着城市化进程的加快和人口增长,越来越多的超高层建筑被兴建起来。

超高层建筑由于其高度和结构特点,容易受到外界风力的影响。

特别是在施工阶段,模块化建筑在吊装和组装过程中更容易受到风振效应的影响。

因此,在超高层模块化建筑施工中,对于风振响应的分析与控制具有重要意义。

一、风振现象对超高层模块化建筑施工的影响1. 施工期间的安全在超高层模块化建筑的吊装和组装过程中,如果遇到大风天气,在没有采取适当措施之前施工是非常危险的。

大风不仅会影响工人的操作安全,还可能导致吊装设备失稳或者堆放材料被吹散。

2. 结构稳定性超高层数住宅楼房通常采用了较轻量且柔韧性良好的材料进行构造,这样容易在风力的作用下发生振动。

长时间频繁的风振可能导致楼体结构疲劳,甚至引发崩塌事故。

二、风振响应分析方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是目前较为常用的风振响应分析手段之一。

通过建立超高层模块化建筑的有限元或计算流体动力学模型,可以对其在特定风速下的结构响应进行仿真计算。

该方法能够反映建筑结构和环境因素之间的相互影响,从而更好地了解超高层建筑在不同条件下的振动性能。

2. 实测方法实测方法是通过安装传感器和数据采集设备来直接观测超高层模块化建筑在不同条件下的实际振动情况。

通过采集得到的数据,可以对超高层建筑吊装施工中存在的风振问题进行有效评估和分析,并为制定合理控制方案提供依据。

三、风振控制技术1. 动态调整结构刚度通过调整结构刚度,改变超高层模块化建筑受力和振动特性,可以有效减小风振响应。

例如,在施工过程中采用可调节刚度的支撑结构或采用柔性连接方式,可以使建筑更具柔韧性,从而减小振动。

2. 使用风阻板或吸振器在超高层模块化建筑上安装风阻板或吸振器,可以调整细触体的共振频率,从而减小风力对建筑物的作用。

这些辅助设备能够通过吸收或分散风力产生的能量来控制振动。

3. 优化结构设计在超高层模块化建筑设计阶段,采用合理的结构形式和材料选择,能够改善其抗风性能,并降低风力对建筑物的影响。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

高层建筑风敏感性及风振控制方法简述xxx(南京航空航天大学航空宇航学院土木工程系,南京,210016)摘要:针对高层建筑结构的抗风特性,在考虑风荷载的影响因素及特点基础上,根据结构风振分析的基本理论,就脉动风荷载特性与结构动力特性进行分析,并引出结构风敏感度的概念。

通过对风敏感度分析,验证了部分相关理论的可靠性,能在一定程度上反映结构的风振响应本质特征,实现了对结构风敏感度问题的客观、定量描述。

同时,介绍了常用抗风设计控制方法,引出了高层建筑结构抗风设计的一些原则和舒适性条件。

关键词:风荷载;风敏感度;风振特征;抗风控制方法;舒适性Wind-sensitivity and wind-resistant controlof high-rise structureYu Chaofan(School of Civil Engineering, College of Aeronautice and Space,Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing, 210016, China)Abstract: In consideration of the wind-resistant characteristics of high-rise structure, factors and features of wind load are of great significance in the structural vibration analysis. According to the basic theory, while analyzing the characteristics of fluctuating wind load and structural dynamic, it smoothly draws out the concept of wind-sensitivity. Besides, through the analysis of wind-sensitivity, it verifies that the related theories are of reliability, which reflects the essential characteristics of wind-induced response. And it describes the problems about wind-sensitivity objectively and quantitively. At the same time, some common control method of wind design are also introduced, in wich it leads to some principles of wind design and comfort conditions of high-rise structure.Key words: wind load; wind-sensitivity;characteristics of wind vibration; wind-resistant control; sense of comfort引言近年,我国兴建了许多的高层建筑结构,为众多城市抹上一份不同的色彩。

对于高层建筑结构而言,其结构设计的显著特点之一就是侧向荷载是其最主要的控制因素。

除地震荷载外,高层建筑、高耸结构的主要侧向荷载是风载。

由于高层建筑、高耸结构具有柔度大、阻力小、迎风面大等特点,由风荷载引起的结构静、动力反应在整个结构反应中所占的比重较大。

对于非地震区及沿海等强风地区来说,风荷载往往是结构设计中控制性荷载。

因此,对高层建筑结构进行抗风设计研究具有十分重要的现实意义。

而在结构抗风设计理论中,风荷载和结构风敏感度是其基础性问题,它可以使结构的抗风研究更具有针对性。

同时,风振控制方法也是当前抗风研究重点之一,它增大了高层建筑结构的可靠性。

本文将就这几个问题进行简单分析。

1.风荷载的特点1.1 风荷载的特点风荷载是控制高层建筑结构设计的重要侧向荷载,正确考虑风力的作用,关系到结构设计的合理性和经济性。

对于高层建筑而言,风是一种持续时间较长的随机荷载。

风对结构物体的作用,使结构产生震动,其产生的原因主要有以下三种:1)顺风向的风力作用,它包括平均风(静压力)和脉动风(动压力),其中脉动风(动压力)引起结构物的顺风向振动,这种形式的振动在一般工程结构中都要考虑;2)结构物背后的漩涡引起结构物的横风向的振动;3)由别的建筑物尾流中的气流引起的振动。

对于高层建筑来说,脉动风的作用是不容忽视的,因此在确定风荷载的试验中,模型风洞试验是必不可少的。

1.2 风荷载分类1.2.1 顺风向荷载顺风向风荷载,即与风的方向一致的风力作用,是高层建筑承受的主要荷载。

但随着城市空间的日益紧密,高层建筑之间的距离越来越小,相邻建筑之间顺向风的干扰也越来越明显。

1.2.2 横风向荷载当高层建筑的高宽比较大时,横向风动力响应的干扰效应要大于顺向风荷载。

但结构横向风响应的激励机制往往比较复杂,一般认为主要是由顺向风紊流、横向风紊流和尾流激励三者共同作用产生的,但是由于横风向响应产生的机制比较复杂,影响因素比较多,至今还没有成熟的理论和计算方法。

1.2.3 扭转风荷载扭转响应是因气动荷载瞬时作用点与结构的质量和刚度中心不重合引起的。

高层建筑扭转风振会增大截面边界附近的位移与加速度,对于高宽比较大的高层建筑物,尤其是建筑物形状不规则,迎风面较大的建筑,扭转风荷载响应大大增加,可成为建筑物边界点响应中的主要因素;此外由于高层建筑中的舒适性要求较高,在高层建筑的设计中必须考虑到扭转风荷载的响应问题。

[1]2.结构风敏感度2.1 结构风敏感度的定义风敏感度反映了结构在脉动风作用下响应的显著程度,主要受到尺度、频率和模态3个关键效应的影响。

因此,要定量刻画结构风敏感性问题,一个最直接的想法是,将包含上述3种效应的结构响应与不包含这3种效应的结构响应作比值。

由此可得到结构风敏感度的定义为:结构风敏感度是表征结构真实脉动风响应与某一基准脉动风响应的比值。

即风敏感度为风敏感性的定量指标,反映了结构脉动风响应的显著程度,风敏感度数值愈大,表明结构的脉动风响应愈显著。

依据上述定义,要确定结构的风敏感度需要解决以下两方面问题:(1)合理确定结构的某种响应作为分析对象结构的脉动风响应可以从多个方面来描述,如节点位移、杆件内力、支座反力、系统应变能等;从以往研究来看,采用不同的响应指标来衡量结构的风振响应特性,结果可能是不同的。

为此,需要对采用不同指标的合理性进行考察。

这里的“合理性”包含两层含义:一是计算要相对简单,具有工程可操作性;二是要具有较好的规律性,便于区分不同结构的风敏感程度。

基于以上考虑,并通过大量试算,本文最终确定以系统应变能作为计算结构风敏感度的响应指标,其优点是:1)系统应变能可以从宏观上反映结构的整体响应特性,而位移或内力等响应指标仅能够反映结构某一节点或杆件的特性;2)系统应变能与结构位移和内力响应都有密切联系,而后两者恰恰是实际工程设计中较为关心的响应指标。

(2)定义基准脉动风响应确定脉动风响应基准态的指导思想是,寻找一种不包含上述3种效应的理想状态。

为此,本文将基准态假定为“点状刚性结构”。

“点状”是指结构受荷面积足够小,可认为作用在结构上的脉动风荷载完全相关;“刚性”是指结构刚度足够大,可仅考虑结构的脉动风背景响应,忽略共振响应。

由此可得到结构风敏感度的具体定义式为:响应应变能点状刚性结构的脉动风应变能真实结构的脉动风响应结构风敏感度=2.2 结构风敏感度计算公式[2]基于上述尺度、频率和模态3个关键效应系数,可得到结构风敏感度的计算公式如下:)1(01,1,1,0001,000m f b br n j jr b r b b b b b n j jr b b b r b b T E E E EE E E E E E E EE E E E E E E ccκκλ+=⋅⋅+=+=+==∑∑==(1)式中E T 为脉动风响应总应变能;E b 为背景响应分量应变能;E r 为共振响应分量应变能;E b0加为点状刚性结构脉动风响应应变能。

由于结构背景响应反映了脉动风荷载的准静力效应,主要取决于外荷载的特性,受结构自身动力特性的影响很小,而背景响应应变E b 与结构背景响应σb 的平方有关,再根据尺度效应系数的定义式,有22022020s F F b b b b E E κσσσσ=≈≈ [2](2) 将上式代回(1),可得结构风敏感度的计算公式:)1(2m f s κκκλ+= [2] (3)2.3 结构风敏感度分析图1给出了5类屋盖结构的风敏感度分布图。

可以看出,如果取λ=1.0作为一个分界线,球壳结构处于分界线以下,其他4类结构基本上处于分界线以上。

这说明球壳结构的真实脉动风响应小于相应的基准态脉动风响应,其他4类结构则相反。

为探讨其统一规律,本文引入一个无量纲的缩减频率01/V L n n =*[2]其中n 1为结构基频率(Hz);L 为结构特征尺度(m),V 0为基本风速(m/s)。

显然,缩减频率n *不仅包含了结构的主要参数,同时也包含了来流的参数。

图1 不同结构的风敏感度分布[2]图2 结构风敏感度[2]图2给出了结构风敏感度随n *的变化曲线,由图可知:(1)5类结构的风敏感度从大到小依次为:鞍形索网>悬挑屋盖(平板网架)>柱面网壳>球面网壳。

显然,风敏感度是与结构刚度密切相关的一个参数,总体表现为柔性结构大于刚性结构、平面结构大于曲面结构。

这符合一般意义上人们对结构风振特性的认识,同时也说明本文定义的风敏感度能够较好的反映结构的风振响应特征;(2)风敏感度是缩减频率n *的递减函数,具有较好的规律性,在今后的实际应用中可以通过缩减频率对风敏感度进行估算。

3.高层建筑风振控制方法3.1控制的概念结构的风振控制是指在结构发生风振反应时,由设置在结构上的一些控制装置主动或被动地产生一组控制力,以达到减小和抑制结构风振反应的目的。

根据其控制原理大致可分为主动控制和被动控制。

3.2控制的类型3.2.1主动控制当有外部能源输入时,结构振动控制即为主动控制。

当风振控制为主动控制时,控制力由外加能源主动施加,这时风振控制主要是如何合理地选择控制力的施加规律,以使结构的风振反应满足减振要求。

主动控制作动器通常是液压伺服系统或电机伺服系统,一般需要较大甚至很大的能量驱动。

相关文档
最新文档