基于风振舒适度评价的高层建筑计算模型研究

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近年来,高层建筑和超高层建筑受到越来越多的青睐。高层建筑具有高度高,柔度大,自振频率低等特点。对于高层或超高层建筑,风荷载为主要的侧向荷载。由于风荷载的主频率较低,一般与结构的前几阶自振频率较为接近,结构在较大的风荷载下的振动响应较为显著,常会使结构中的人员感觉不舒适,出现紧张甚至恐慌心理,从而降低了工作和居住的舒适性。风振舒适度已经成为高层建筑设计的一个主要控制指标,它是在结构安全的基础上考虑建筑内人员的舒适性,应能真实的反映建筑的实际使用状态。但是,现阶段大量的实测表明,高层建筑的动力特性与其结构设计阶段的理论值有较大差别;并且,作为风振舒适度评价的指标,拟建阶段理论计算的结构风振加速度结果往往大于运营后实测的风振加速度结果,这会导致舒适度的预测评价与实际产生差别,其原因可能在于舒适度评价时采用的计算模型与建筑运营时的实际状态有所不同,不能反映建筑真实的振动状况。针对此问题,基于高层建筑风振舒适度的评价,本文系统的做了以下工作:1、综合国内外的文献资料,对现行的国内外主要风振舒适度评价标准进行完善的归纳和总结,并对相关内容提出了一些建议。2、分析了理论计算的高层建筑动力特性和动力响应与实测值之间产生差别的原因,基于高层建筑风振舒适度的评价,考虑非结构墙、装饰面层和实际活荷载等因素,提出了区别于基于结构安全设计计算模型的精细化计算模型;建立了厦门某沿海高层建筑的初始有限元模型,并逐步在模型中考虑非结构墙、装饰面层和实际活荷载等因素,分析各因素对结构动力特性的影响程度,建立了精细化的计算模型。通过对比模型修正前后的动力特性与建筑实测的动力特性,验证精细化计算模型的正确性。3、采用Matlab程序,基于线性滤波法中的AR模型,模拟了该高层建筑各高度处的10分钟顺风向脉动风荷载时程,并进行了验证。对初始有限元计算模型和精细化有限元模型做顺风向风振时程分析,得到顺风向的加速度时程。采用国内外的相关评价标准评价结构的顺风向风振舒适度,并对结果进行了讨论。最后,总结了全文的工作,并且提出了下一步研究的展望。
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