高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究
超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究
超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究超高层建筑是现代城市的标志性建筑之一，然而，随着建筑高度的增加，其在强风环境下存在严重的风振问题。
风振现象不仅会导致超高层建筑剧烈的摇摆，甚至可能引发结构破坏和安全隐患。
因此，研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术具有重要的工程应用价值。
首先，针对超高层建筑结构风振问题的研究，需要进行风洞试验和数值模拟分析。
风洞试验可以通过模拟真实的风场环境，获取结构在风力作用下的响应。
通过风洞试验可以确定结构的风荷载分布及其对结构的力学性能的影响。
同时，数值模拟分析也是研究超高层建筑结构风振响应的重要手段。
基于ANSYS等有限元软件，可以对超高层建筑进行模拟，预测结构的风振响应。
其次，为了减小超高层建筑的风振响应，需采取有效的抑制技术。
目前，常用的抑制技术主要包括被动控制、主动控制和半主动控制。
被动控制技术是通过优化结构的刚度和阻尼特性，减小结构对风荷载的响应。
常见的被动控制技术包括质量调节、增加剪力墙等。
主动控制技术则是通过使用传感器和执行器，对结构进行实时监测和调节，以抑制结构的振动。
而半主动控制技术则是被动和主动控制的结合，兼具两者的优点。
在具体研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术的过程中，需要考虑多方面的因素。
首先，要充分地了解超高层建筑的结构特点和风动力学特性。
超高层建筑的结构比较复杂，一般由钢结构和混凝土结构组成。
其风动力学特性则受到结构形态和风洞效应的影响。
因此，在进行风振响应分析时，需要综合考虑这些因素，并建立准确的数学模型。
此外，对于超高层建筑的风振响应抑制技术研究，还需考虑经济性和可行性。
抑制技术的实施会增加工程的投资成本，因此，需要权衡抑制效果与成本。
同时，超高层建筑已经建成，抑制技术的实施需要考虑施工的可行性和结构的可操作性。
因此，在研究过程中还需要充分考虑这些实际问题，并提出合理的解决方案。
总结而言，超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究是一个复杂且具有挑战性的课题。
地震作用下高层剪力墙结构的时程分析
地震作用下高层剪力墙结构的时程分析摘要：时程分析法是模拟实际地震作用的一种方法，是将抗震理论由传统的等效静力分析进入动力分析、反映结构地震响应最直接的方法。
本文首先介绍了时程分析的原理及步骤，并结合高层剪力墙结构实例，运用大型有限元软件ANSYS进行模态分析和瞬态分析，并与国内有限元分析程序SATWE的分析结果进行对比。
ANSYS以其强大的计算分析及后处理功能，近年来逐渐应用于工程数值模拟，其计算精度已经取得满意的效果。
关键词: 时程分析；模态分析；瞬态分析；地震波中图分类号： TU311 文献标识码：B0引言时程分析法(Time History Method)又称为“瞬态动力学分析法”，它是随着强震记录的增多、计算机技术的发展，对结构振动方程进行逐步积分求解的一种方法，主要应用于建筑结构的抗震性能分析。
时程分析法运用计算机将地震波输入到结构动力方程，并利用逐步积分求解结构的地震作用和地震响应。
地震作用下，多自由度体系的动力方程为：式中，分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵；分别为结构相对于地面的加速度、速度、位移矢量；为地面运动加速度。
时程分析法的步骤一般分为以下五步:第一步，根据建筑物的实际场地条件、抗震设防烈度等因素，选取若干条不同特性的地震加速度时程曲线，把它作为设计所用的地震波输入。
第二步，根据己有计算机资源、结构的自身振动特性和工程的实际条件，建立合理的结构模型。
第三步，根据材料特性、结构构件的类型和受力状态，选择合适的构件恢复力模型。
第四步，建立结构的运动微分方程。
第五步，采用逐步积分法求解运动微分方程，得出结构体系在地震作用下的全过程动力响应。
1工程概况该项目为某高层剪力墙住宅楼，地下1层为储藏室，地上24层为住宅，层高为2.900m，建筑物总高度为69.60m。
建筑沿X和Y方向分别为46.400m和16.000m，主体结构为剪力墙结构。
建筑结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，设计使用年限为50年，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第三组，设计基本地震加速度为0.05g，建筑场地类别为Ⅲ类，剪力墙抗震等级为四级，该地区基本风压w=0.40kN/m2（50年一遇），风载体型系数取1.3，地面粗糙度为C类。
某超高层TMD风振控制设计及时程分析验证
高层建筑风振问题研究
高层建筑风振问题研究随着经济的快速发展和城市化进程的加速，高层建筑在现代都市生活中扮演着重要角色。
然而，随着高层建筑的不断增长，其所面临的挑战也逐渐凸显出来，其中之一就是风振问题。
风振问题指的是当高层建筑遭受到大风的作用时，建筑结构会出现一定程度的振动现象。
这种振动不仅可能引发居民的不适感，还可能对建筑结构的安全性产生威胁。
因此，对高层建筑的风振问题进行研究显得尤为重要。
首先，我们需要了解高层建筑风振问题的原因。
风振问题主要是由风的作用力引起的。
当风吹过高层建筑时，由于风的作用力会产生波动，这种波动会传递到建筑结构上，进而引发振动现象。
建筑结构的振动不仅受到风速的影响，还受到建筑物的形状和材料的刚度等因素的影响。
为了解决高层建筑风振问题，科学家和工程师们投入了大量的研究。
他们首先研究了风对于不同形状和材料的建筑所产生的作用力。
他们发现，不同形状的建筑在风作用下所受到的振动程度会有所不同。
例如，圆柱形的建筑会比方形的建筑受到更大的风力作用，从而产生更加明显的振动现象。
此外，科学家们还研究了不同材料对风力作用的响应。
他们发现，使用柔性材料的建筑相对于刚性材料的建筑来说更容易受到风振的影响。
为了解决高层建筑风振问题，工程师们采取了一系列的措施。
首先，他们会在设计过程中考虑风振问题。
他们会根据地区的气候和建筑物的用途等因素来选择合适的形状和材料，以降低风振的概率。
其次，他们还会在建筑外墙表面安装振动控制装置，如阻尼器和减振器等。
这些控制装置可以吸收和分散部分风力作用力，从而减轻建筑结构的振动现象。
然而，尽管采取了上述措施，高层建筑风振问题仍然无法完全消除。
因此，更加深入的研究还是必要的。
科学家们正在努力探索新的振动控制技术和策略，以提高高层建筑的风振抗风能力。
例如，他们正在研究如何利用智能材料和结构来预测和控制风振现象。
这些智能系统可以通过感知建筑结构的振动状态，并及时作出调整来保持结构的稳定性。
总之，高层建筑的风振问题是一个复杂而严峻的挑战。
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。
高层建筑顺风向风振系数研究分析
法 计算 的风振系数均略大于按规范计算的结果。 图 ６给出建筑各楼层峰值位移 。阵风荷载 因子法 、 惯性风荷
敏感 ， 高层建筑设 计 中 ， 风 荷载 通常起 到控 制性 作用 。 目前 现行
本风压取 ５ ０年重现期 的风压 ０ ． ４ ５ ｋ Ｎ ／ ｍ。 ， 结 构第一 自振周 期为
２ ． ４ １ ｓ ， 结构 阻尼 比取 ０ ． ０ ５ ； 脉动 风模拟 时 间为 ２ ０ ４ Ｓ ， 时 间间 隔
０ ． １ ｓ ， 每层均设为 加载层。使用美 国 Ｃ Ｓ Ｉ 公司编制 的大型结构分
析与设计软件有限元程序 Ｅ Ｔ Ａ Ｂ Ｓ 建立三维有 限元模 型， 分别 采用
的《 建筑结构荷 载规 范》 中采用 简化风振 系数来 计算高 层建筑 顺 风 向的风荷载影 响 ， 仅考 虑线 弹性结 构第 一振 型 ， 忽略结 构高
建 筑结构荷 载规 范》 方法计 算 的结果 与结构 （ ２ ） 法计算 的结 果与按《 的第一阶振型变化规 律相 似 ， 且 下小 上大 ， 二者 均考虑 振 型系数 惯性 风荷载法是按随机振动理论得 到一 阶广 义位 移响应 ， 使
结构 产生该位移的惯性力 ， 可 得 到 高 度 处 的 风 振 系 数 公 式 为 ：
峰值 因子 。
＾ — — — —
图 １ 顺风向脉 动风压 时程与 目标 自功率谱对比结果（ 建筑 ３层 ）
阵风荷载因子法的风振系数 即“ 阵风因子” ， 可 表示 为 ：
Ｇ＝Ｒ （ ｚ ） ／ Ｒ（ ｚ ）＝１ ｇ Ｒ （ ） ／ Ｒ （ ｚ ）
图 ５给出了建筑 各楼 层风 振系数 ， 可 以看 出 ， 按惯 性风 荷载
度处 自相关 函数对 比结果 ， 可 以看 出脉 动风速的空 间相关特 性较
一种在ANSYS中实现颤振时程分析的方法
一种在ANSYS中实现颤振时程分析的方法颤振时程分析是结构工程中的重要分析方法，用于研究结构在外部激励下可能出现的颤振现象。
在ANSYS软件中，可以通过以下方法来实现颤振时程分析。
1.定义结构模型：在ANSYS中，首先需要使用几何建模工具创建结构模型。
可以使用ANSYS提供的几何建模工具，也可以使用外部CAD软件导入模型。
在建模过程中，要确保模型的精度和准确性。
2.设置物理属性：在ANSYS中，需要为结构模型定义材料属性和边界条件。
将材料属性分配给结构的各个部分，包括弹性模量、泊松比和密度等。
同时，也需要定义边界条件，例如约束和荷载等。
3.定义颤振激励：颤振时程分析需要定义一个与时间有关的激励。
可以是脉冲、周期性加载或随机加载等。
根据实际情况，选择合适的激励方式，并为其定义参数，例如加载时间、幅度和频率等。
4. 设置分析类型：在ANSYS中，可以选择不同的分析类型来进行颤振时程分析。
其中一种常用的方法是模态超级位置法（Modal Superposition Method）。
这种方法假设结构响应是由若干模态形式的振动叠加而成，通过对结构模态进行线性叠加，得到结构响应。
5.求解：在ANSYS中，通过设置分析类型、加载条件和求解器等参数，进行求解。
求解过程将获得结构的时程响应结果。
该结果包括结构的位移、速度和加速度等。
6.结果分析：在求解完成后，可以使用ANSYS提供的后处理工具来分析结果。
可以绘制结构的位移、速度和加速度随时间变化的曲线。
可以评估颤振时程分析的结果是否满足设计要求，如结构是否出现颤振现象。
总之，在ANSYS中实现颤振时程分析需要依次完成模型定义、物理属性设置、颤振激励定义、分析类型选择、求解和结果分析等步骤。
通过这些步骤，我们可以研究结构在外部激励下的颤振行为，为结构设计和优化提供有价值的信息。
地震作用下高层建筑的实时分散式识别与振动控制研究的开题报告
地震作用下高层建筑的实时分散式识别与振动控制研究的开题报告一、研究背景随着城市化进程的不断加速以及高层建筑的快速发展，地震对高层建筑的破坏和影响越来越受到人们的关注。
针对地震对高层建筑的影响，传统的抗震措施主要依赖于结构的抗震性能，如加固等。
然而，在地震来临时，高层建筑的固有振动频率、阻尼等参数也会发生改变，导致结构的抗震性能发生变化，从而影响地震时的振动响应，甚至发生破坏。
因此，高层建筑的实时识别以及振动控制成为了当前研究的热点。
利用实时监测系统对建筑结构参数进行监测与识别，并采取适当的振动控制策略，可以有效地减小地震的影响，保障人们的生命和财产安全。
二、研究目的和意义本文旨在研究高层建筑地震作用下的实时分散式识别与振动控制方法。
通过开展实验和分析，探讨高层建筑在地震作用下的动力响应特性，提出相应的振动控制算法，并进行相关的仿真分析，验证振动控制算法的有效性和适用性。
该研究的意义在于：1. 可以提高高层建筑在地震情况下的抗震性能，从而减少地震灾害带来的损失和影响；2. 可以为高层建筑的实时监测、识别和控制提供新的思路和方法，为高层建筑的安全运行提供技术支持和保障；3. 可以对结构动力学研究和振动控制领域有一定的推进作用。
三、研究内容和技术路线本文的研究内容主要包括以下方面：1. 高层建筑地震动力响应分析2. 基于实时监测的高层建筑结构参数识别3. 高层建筑地震时的振动控制策略研究4. 数值仿真与实验验证技术路线如下：1. 对高层建筑的地震动力响应进行理论研究和数值模拟分析，包括振动特性、阻尼、变形等参数的影响研究。
2. 设计高层建筑的实时监测系统，采集、存储和处理结构参数的实时数据，实现对结构参数的在线识别和分析。
3. 建立高层建筑的振动控制模型，提出相应的控制策略，包括传统的模型预测控制、自适应控制等方法，实现对结构的振动控制。
4. 运用软件仿真工具和硬件实验平台进行仿真和实验验证，对振动控制算法的有效性和适用性进行测试和验证。
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第３期陈学伟等：高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究
可采用高斯约当法求解式（３）给出的线性方程组，可以得到回归系数矩阵沙。
对由式（５）确定的氐进行Ｃｈｏｌｅｓｋｙ分解，则可求出Ⅳ（ｆ）川。
由式（１）可得：
鼢各·［篡］＋［珊７，ｊＩ＝一∑虮．｜；ＨｉＪ（７）１，Ｍ（，＆）ｆ扣１１，肼【（＿『一七）△ｆ】ｌＩⅣＭ（皿）Ｉ
２程序实现
在进行高层结构的风振时程分析之前，本文根据上述ＡＲ法模拟风速时程的方法得到具有符合《建筑结构荷载规范》ＧＢ５０００９．２００１［５１（以下简称《荷载规范》）规定的基本风压与地面粗糙度的风速时程曲线。
图ｌ风时程生成软件界面
通过面向对象的程序语言ＢｏｒｌａｎｄＤｅｌｐｈｉ７．０编制具有前后处理及图形功能的风时程生成软件ＷＩＮＤＨＩＳＴＰＲＯＤＵＣＥＲｖ１．０。
软件界面如图ｌ所示。
该软件可实现通过导入ＳＡＰ２０００和ＥＴＡＢＳ生成的Ｅｘｃｅｌ表格，输入结构空间点分布。
本软件可修改ＡＲ模型的阶次，积分精度、频率区间、计算步长等计算模型的参数，可调节计算模型的速度与精度。
本软件的特色存ｒ风荷载特性的输入与我国《荷载规范》紧街结合。
程序可通过输入基本风压与地面粗糙度类别，按规范自动计算出梯度风高度、平均风指数和粗糙度系数并生成风速时程数据，也可以手动输入风特性参数。
本软件还可以实现多样本时程的自动生成，可实现批量保存，批虽导入ｓＡＰ２０００与ＥＴＡＢＳ的模型中，从而实现多样本的时程分析。
３参数选取
程序编制时水平风采用的风速功率谱为Ｄａｖｅｎｐｏｎ谱，假定湍流积分尺度Ｌ沿高度不变，取１２００ｍ，建立经验数学表达式如下式【６】：
ｓ如）＿４砩者斋舻警（９）
我国规范及在风工程应用中多数采用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ脉动风速谱。
该风速谱可能会高估结构的动力响应，结果偏于保守，从结构抗风设计的角度来看，提高了结构的安全度。
在顺风向，对于高度和宽度方向均需考虑的高层建筑，一般考虑水平（工，），方向）和竖向（ｚ方向）的相关，对此，Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ提出了指数形式的经验公式：
，ｉ『＝Ｃ－ＤＩｌｚ（ｒ＇甩）＝８矾（薯，■，Ｍ，），，，ｚｆ，ｚ』，行）＝已１（１０）式中
ｃ：二！！』笠！苎二三』：堡竖二三』±竺鱼二！！芏
矿（ｚ）＋矿（ｚ’）
（１１）其中Ｇ，ｃｖ，Ｇ分别是工，），，ｚ三个方向空间衰减系数，Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ建议取值为Ｃ＃ｃｙ＝１６，Ｃ≥１０。
根据我国可靠指标规定的数值，《荷载规范》保证系数（峰因子）砧的取值在２．２（保证率在９８．６ｌ％）左右，并常以带有保证系数∥和脉动风压的脉动系数来表达。
根据Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱可以求出脉动系
数、紊流度和风速根方差之间的关系式：
，。
～
纷（ｚ）＝∥√２４｜｜：：段２（ｚ）＝２∥Ｊ（ｚ）（１２）
一百一一１
，（ｚ）＝√６足粤＝√６七从２（ｚ）·（１３）
参考《荷载规范》附录Ｇ的风荷载说明，脉动系数∥ｒ根据国内实测数据并参考国外规范选取口】。
因此，按我国规范公式推导出地面粗糙系数七为：
七＝０．００２１５２×３５３·６（４一ｏ·１６’（１４）式中，口为地面粗糙度系数，按《荷载规范》由Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ类地面可得口为０．１２，０．１６，Ｏ．２２，０．３０。
按式（１４）可得各种地面粗糙系数七。
４算例分析
以下算例均为典型的高层结构形式，用上述程序模拟出水平风压时程并进行风振时程分析。
风速时程模拟时的主要参数如下表１。
高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究
作者：陈学伟， 韩小雷， 郑宜， 毛贵牛
作者单位：陈学伟,郑宜,毛贵牛(华南理工大学,高层建筑结构研究所)， 韩小雷(华南理工大学 a,高层建筑结构研究所;b,亚热带建筑科学国家重点实验室,广东,广州,510640)
1.毛贵牛.韩小雷.陈学伟高层建筑结构风振响应计算方法初步研究[会议论文]-2008
2.陈学伟.韩小雷.郑宜.毛贵牛.CHEN Xue-we.HAN Xiao-lei.ZHENG Yi.MAO Gui-niu高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究[期刊论文]-华中科技大学学报（城市科学版）2008(3)
3.侯艾波.周锡元.葛楠矩形高层建筑结构横向风振反应的分析计算[会议论文]-2006
4.周晖.房营光.曾铖广州饱和软土固结过程微孔隙变化的试验分析[会议论文]-2010
5.魏德敏.李杰超大跨索网结构风振系数分析[会议论文]-2008
6.汪益敏.张尤其高压旋喷桩施工对管桩基础影响的试验研究[会议论文]-2011
7.高水琴.汪益敏道路扩建中应用袋装砂井加固软土地基工程实例[会议论文]-2010
8.杨春.蔡健.左志亮.陈庆军.吴建营不规则布置梁加强环式梁柱节点的试验研究[会议论文]-2008
9.魏德敏.徐兆娟钢管结构K型相贯节点的静动态极限承载力[会议论文]-2008
10.邓开鸿.汪益敏.陈页开旋喷桩施工对管桩基础影响的数值模拟[会议论文]-2011
本文链接：/Conference_6811943.aspx。