超高层建筑风致响应分析的时域方法比较研究
世博轴阳光谷结构风致响应分析及频域时域方法计算结果比较
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第３ ０卷第 ５期
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世 博轴 阳光 谷结构 风 致 响应 分析 及 频域 时域 方 法 计算 结 果 比较
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。
超高层建筑的风振与地震响应分析
超高层建筑的风振与地震响应分析随着城市化进程的不断加速，超高层建筑的兴起成为现代城市的一道亮丽风景线。
然而，由于其高度和结构特点，超高层建筑在面临风振和地震的时候存在一定的风险。
因此，进行针对性的风振与地震响应分析显得十分必要。
一、风振分析1.风振现象超高层建筑受到风力作用时，会产生风振现象。
当风通过建筑物引起周围气流幅度的波动时，会导致建筑物产生共振，进而引起建筑物的摇晃现象。
2.风振原因风振是由于风对建筑物的作用力引起的。
一方面是由于风对建筑物的外表面产生的压力差，另一方面则是由于建筑物自身的气动力引起的。
3.风振测量为了对超高层建筑的风振进行分析，一种常用的方法是通过安装风力测量仪器进行实时监测。
风力测量仪器可以记录下风的方向、风速和风力周期等数据，有助于建筑师了解到风对建筑物的影响。
4.风振抑制为了减少超高层建筑的风振，可以采取一系列的措施，如增加建筑物的整体刚度、合理设计建筑物外形，或者采用风洞试验等方法。
二、地震响应分析1.地震现象地震是地壳发生剧烈震动的自然现象。
当地震发生时，超高层建筑会受到地震波的作用，并产生相应的响应。
2.地震原因地震是由地壳运动引起的，可以分为板块运动引起的地震和火山地震两种。
超高层建筑所在地的地壳活动程度，决定了其面临地震风险的大小。
3.地震分析方法为了对超高层建筑的地震响应进行分析，可以采用有限元方法。
该方法可以把建筑物分为很多小块，通过计算每个小块的振动特性，并将其耦合起来，从而得到整个建筑物的地震响应。
4.地震设计超高层建筑在设计的时候，需要考虑到地震的影响，因此需要进行地震设计。
地震设计包括选择合适的地震烈度、确定地震力的作用方向和大小、设计合理的抗震结构等等。
结语超高层建筑的风振与地震响应分析是对其结构稳定性和安全性进行评估的重要手段。
通过对风振和地震的分析，可以发现并解决存在的问题，确保超高层建筑在面对自然灾害时能够安全稳定。
因此，在超高层建筑的规划和设计过程中，应该重视风振与地震响应分析的重要性，并采取相应的措施保障建筑物的安全。
双塔高层建筑风荷载与风致响应研究的开题报告
双塔高层建筑风荷载与风致响应研究的开题报告一、选题背景及意义随着人们生活水平的提高，城市建设也愈加密集，高层建筑层出不穷。
在高楼林立的城市中，高层建筑常常会受到强风的袭击，容易出现倾斜、断裂、倒塌等安全隐患。
因此，研究高层建筑的风荷载及风致响应是非常必要的。
此次研究选取的是双塔高层建筑，该类型建筑特点是结构简单，高度较高，风荷载及风致响应会对其稳定性产生影响。
通过研究建筑物在不同风速下的荷载变化及响应，可以为该类建筑的设计及安全评估提供科学依据。
二、研究内容1. 国内外双塔高层建筑的研究现状及趋势通过查阅文献、资料等方式，了解目前国内外双塔高层建筑研究的现状及趋势，为后续的研究提供基础知识。
2. 双塔高层建筑的风荷载计算方法根据相关标准，对双塔高层建筑的风荷载进行计算，包括静风载、动风荷载等。
3. 风荷载对双塔高层建筑的影响通过数值模拟等手段，研究不同风速下风荷载的变化及其对双塔高层建筑的影响，探究其稳定性及安全隐患。
4. 双塔高层建筑的风致响应分析利用有限元软件等工具，对双塔高层建筑在风荷载作用下的响应进行分析，研究其振动特性及结构变形情况，为其结构设计提供参考。
三、研究方法1. 文献梳理法：通过查阅资料、文献等方式收集、整理与本课题相关的信息和资料。
2. 数值模拟法：利用CFD等数值模拟软件对双塔高层建筑在不同风速下的荷载进行计算和分析。
3. 有限元分析法：通过有限元软件对建筑物在风荷载作用下的响应进行分析，探究其振动特性及结构变形情况。
四、预期结果通过对双塔高层建筑的风荷载及风致响应研究，预期可以得到以下结果：1. 分析不同风速下双塔高层建筑的风荷载变化规律。
2. 分析风荷载对双塔高层建筑的影响及其稳定性。
3. 研究双塔高层建筑在风荷载作用下的振动特性及结构变形情况。
4. 提出优化设计建议，为该类建筑的安全性和稳定性提供科学的参考和依据。
五、研究进度安排第1-2周：查阅文献，了解双塔高层建筑的研究现状及趋势。
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。
高层建筑的风振响应分析
高层建筑的风振响应分析随着城市化进程的加速，高层建筑的数量不断增长，人们的居住和工作条件得到了大幅提升。
然而，高层建筑面对的风险问题也日益凸显。
其中，风振问题是高层建筑中最为普遍和重要的问题之一。
风振产生的噪音、震动和摆动会影响到建筑物结构安全和使用舒适性。
因此，需要对高层建筑的风振响应进行分析和预测，以保证建筑物的安全性、稳定性和舒适性。
一、风场特征高层建筑风振响应的特征与气象、地形和建筑物本身特征有关。
首先，气象因素会对风场的形式和能量分布产生影响。
气象因素可以分为静态和动态两类。
静态气象因素包括气温、湿度、气压等，这些因素对风场的形式和大小影响有限。
动态气象因素主要包括风速、风向、风向频率分布等。
由于风速和风向动态变化，导致风场的空间分布和大小变化，对高层建筑风振响应产生影响。
其次，地形的高度、坡度等地形特点对风场的形态和空间分布产生影响。
由于地形的起伏和坡度，使得风场的大小、速度和方向有所变化。
在城市建设中，建筑物的密集和高度差异也会对风场的形态产生影响。
建筑物之间的流场介于平稳和紊流之间，具有局部涡旋形成的特点，使得风场的大小和方向变化更为复杂。
最后，建筑物本身的特性会对风场产生反射、折射、扭曲和干涉等影响，从而使得风场的大小和方向发生改变。
随着建筑物高度的增加，建筑物本身的增大、缩小、侵入和曲线等特性越发明显，对风场的影响越来越重要。
二、风振响应特征所谓的风振响应是指建筑物在风作用下所发生的振动现象。
一般来说，建筑物在风作用下的振幅会随建筑物高度增加而增加，振动频率也会随建筑物高度增加而升高。
此外，建筑物的诸如刚度、质量等特性与风场的结构、强度等因素也会对建筑物的振动响应特性产生影响。
振幅和频率是评价建筑物风振响应影响的重要指标。
建筑物在风作用下的振幅主要指建筑物振动的物理数量，是建筑物振动的量值；频率是指建筑物振动发生的速率，衡量振动的快慢。
因此，振幅和频率大小的评估可以直接影响到建筑物的结构安全和使用舒适性。
建筑结构风致响应的时频域计算方法比较
建筑结构风致响应的时频域计算方法比较
沈国辉;王宁博;任涛;施祖元;楼文娟
【期刊名称】《浙江大学学报（工学版）》
【年(卷),期】2013(047)009
【摘要】针对结构风致响应的时域法结果和频域法结果是否一致的问题,以高层建筑和冷却塔为例比较两种方法在相同的风荷载条件时的响应结果,分析时域法和频域法产生结果差异的原因并给出减少差异的措施,为两种方法在求解结构风致响应的合理应用提供参考.研究表明:频域分析中根据各阶模态的应变能确定该阶模态的贡献程度;计算模型是影响时频域结果吻和程度的一个重要因素,如果两种方法采用相同的计算模型,那么两种方法得到的计算结果会非常接近;计算中结构阻尼的处理方式也是导致时频域计算结果差异的一个原因.
【总页数】7页(P1573-1578,1630)
【作者】沈国辉;王宁博;任涛;施祖元;楼文娟
【作者单位】浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310058;中国建筑西北设计研究院,陕西西安710003;浙江省建筑设计研究院,浙江杭州310006;浙江省建筑设计研究院,浙江杭州310006;浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310058
【正文语种】中文
【中图分类】TU312.1
【相关文献】
1.土木建筑结构：膜结构风荷载和风致响应研究进展 [J], 顾明;陆海峰
2.复杂外形超高层建筑结构三维风致响应分析 [J], 章李刚;楼文娟
3.兆瓦级风机停机状态塔筒风致响应均值半经验计算方法 [J], 黄国庆;袁酊;刘敏;许楠
4.Y形截面超高层建筑结构风致响应研究 [J], 洪海波;余先锋
5.某高层建筑结构风致扭转响应特性研究 [J], 吴红华;谢尚钊;李正农;胡佳星;沈义俊
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高层建筑风致模态响应行业研究热点
高层建筑风致模态响应行业研究热点一、高层建筑风致模态响应概述高层建筑在现代城市中扮演着重要角色，它们不仅提升了城市的天际线，而且为人们提供了居住和工作的场所。
然而，高层建筑在设计和建造过程中需要考虑多种因素，其中之一便是风致模态响应。
风致模态响应是指高层建筑在风荷载作用下产生的振动现象，这种振动可能对建筑结构的安全性和使用功能产生影响。
1.1 高层建筑风致模态响应的重要性高层建筑的风致模态响应对于确保建筑安全至关重要。
风荷载是高层建筑设计中必须考虑的主要荷载之一，它不仅影响建筑的外观，而且对建筑的结构安全和耐久性有着直接的影响。
合理的设计可以减少风致振动，提高建筑的稳定性和舒适性。
1.2 高层建筑风致模态响应的研究背景随着城市化进程的加快，高层建筑的数量和高度不断增加，风致模态响应问题也日益突出。
此外，随着人们对建筑环境和居住质量要求的提高，对高层建筑风致模态响应的研究也变得更加重要。
研究高层建筑风致模态响应，可以帮助建筑师和工程师更好地理解风荷载对建筑的影响，从而设计出更加安全、经济和美观的高层建筑。
二、高层建筑风致模态响应的研究进展2.1 风致模态响应的理论基础高层建筑风致模态响应的研究需要建立在坚实的理论基础之上。
这包括对风荷载特性的理解、结构动力学原理以及模态分析技术。
风荷载通常被认为是随机的、非线性的和多维的，因此，对风荷载的准确模拟是研究风致模态响应的前提。
2.2 风致模态响应的计算方法高层建筑风致模态响应的计算方法多种多样，包括但不限于静力法、动力法、统计方法和数值模拟等。
静力法是一种简化的方法，它假设风荷载是静态的，而动力法则考虑了风荷载的动态特性。
统计方法和数值模拟则提供了更为精确的计算手段，可以模拟风荷载的随机性和复杂性。
2.3 风致模态响应的实验研究实验研究是验证理论模型和计算方法的重要手段。
通过风洞实验，可以模拟不同风速和风向条件下高层建筑的风致模态响应，从而验证和改进理论模型。
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超高层建筑风致响应分析的时域方法比较研究Newmark-β方法以其其高效性和普适性广泛应用于各类结构动力学问题的
求解。
自其提出之后，就吸引了许多研究者，许多文献关注该方法的应用及其精度和稳定性。
Wilson-θ法采用了线性加速度假设，当θ足够大时Wilson-θ法是无条件稳定的。
本文采用MATLAB语言作为计算机程序设计语言，分别用newmark方法和Wilson-θ方法等两种计算方法来计算结构动力响应，并从位移、速度、加速度和轨迹线方面对两种方法进行对比研究。
标签：Newmark-β方法；Wilson-θ法；结构动力响应；风致振动
1.概述
随着科学技术的发展，高层建筑不断涌现，其高度也越来越高，导致建筑物对风的敏感性也越来越明显，风荷载成为了高层建筑的控制荷载。
目前，普遍采用的风振响应分析方法主要是时域法和频域法。
时域法是直接运用风洞试验的风压时程或计算机模拟的风压时程，作用于屋面结构进行风振响应时程分析，然后通过动力计算得到结构的动力响应；频域法是用随机振动理论建立风荷载谱的特性与结构响应之间的直接关系。
时域法分析具有以下优点：时域法可以较精确地进行结构的非线性分析；时域法可直接处理和计算对象的系统结构和特性；时域法不必做结构的数学模型简化等大量工作，可以直接求出位移、速度以及加速度的响应值；；在缺乏实测或试验资料的情况下，各种简化计算方法可以和精确的时域方法进行比较验证。
尽管时域分析方法原理比较复杂，计算量非常大，但随着计算机技术的不断发展，这个问题正在逐步得到解决。
本文将采用时域法对某超高层建筑进行风致响应分析。
首先，通过风洞试验确定作用在结构上的风荷载，然后，通过时域动力响应计算得出结构的位移、速度和加速度响应；最后将Newmark-β方法计算的结果与Wilson-θ方法计算的结果进行分析比较。
2.风洞试验
2.1设备和流场
该项目风洞试验是在汕头大学风洞试验室的STDX-1风洞进行的，STDX-1是一座具有串置双试验段的全钢结构的闭口回流低速工业风洞，其中主试验段为20 m×3 m×2 m，采用刚性模型多点同步测压.该建筑模型用玻璃钢制作，几何缩尺比为1：500，试验模型如图1所示。
风速连续可调，且流场性能良好。
风洞试验时，气流是以稳定的风速吹响该建筑模型，并且在不同风向角试验工况下，其风向在测试过程中也是稳定的。
根据该建筑所在位置以及周边环境，确定采用C类地貌进行试验。
3. Newmark-β法和Wilson-θ法的计算原理
3.1 Newmark-β 方法的计算原理[3]
3.2 Wilson-θ 法的计算原理[3]
4.两种计算方法的结果及比较
为了保证Newmark-β法和Wilson-θ法计算得到的结构响应具有可比性，需要保证二者使用同一风向角的风荷载数据。
因此，文中选择了0°和90°两个风向角的风荷载数据进行计算。
5.结论
综上可知，Newmark-β法计算的结构动力响应和Wilson-θ法计算的结果基本接近；在x方向，Newmark-β法和Wilson-θ法计算得出的最大响应值基本接近，在y方向，Newmark-β法计和Wilson-θ法计算得出的最大响应值相差4%左右。
事实上，由于Newmark-β法和Wilson-θ法的假设条件和基本思路存在一定的差别，这可能是导致两者计算结果存在误差的主要原因。
Wilson-θ法采用了线性加速度假设条件，而且是有条件稳定的；Newmark-β法的计算精度和稳定性受控制参数β和的取值影响，当=1/2，β=1/4时，该算法成为无条件稳定。
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