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高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计关键问题

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景

1.2 屋盖结构风灾及风致破坏机理

1.2.1 屋盖结构风灾

1.2.2 屋盖结构风致破坏机理

1.3 结构风工程研究方法

1.3.1 理论分析

1.3.2 数值模拟

1.3.3 现场实测

1.3.4 风洞试验

1.4 悬挑屋盖结构风振响应研究现状

1.4.1 风洞试验研究现状

1.4.2 现场实测研究现状

1.4.3 数值模拟研究现状

1.4.4 风振响应计算研究现状

1.4.5 现有规范

1.5 本文主要研究内容

第二章 基于简化模型的高层建筑顶部大悬挑飘板风振参数分析

2.1 风振响应模态叠加法

2.2 等效静力风荷载

2.2.1 阵风荷载因子法

2.2.2 惯性风荷载法

2.3 程序编制及其正确性验证

2.4 风振响应参数研究现状

2.4.1 高阶振型

2.4.2 模态耦合项

2.4.3 水平脉动风速谱

2.4.4 飘板高度影响

2.4.5 地面粗糙度系数

2.4.6 飘板梁刚度

2.4.7 阻尼比

2.5 简化模型确定及其自振特性分析

2.5.1 简化模型确定

2.5.2 简化模型自振特性

2.6 风振响应参数选取

2.6.1 基本计算参数

2.6.2 不同参数选取

2.7 位移风振响应参数分析

2.7.1 高阶振型影响

2.7.2 模态耦合项影响

2.7.3 水平脉动风速谱影响

2.7.4 飘板所处高度影响

2.7.5 地面粗糙度系数影响

2.7.6 飘板梁刚度影响

2.7.7 阻尼比影响

2.8 本章小结

第三章 某高层建筑顶部大悬挑飘板风振分析

3.1 工程概况

3.2 飘板结构自振特性分析

3.3 飘板结构风振响应分析

3.3.1 基本计算参数

3.3.2 飘板结构风振响应分析

3.4 本章小结

第四章 某高层建筑顶部大悬挑飘板现场实测

4.1 测试仪器

4.1.1 风速风向仪

4.1.2 加速度采集系统

4.2 测点布置方案

4.2.1 风速风向仪布置方案

4.2.2 加速度计布置方案

4.3 实测结果分析

4.3.1 现场风场特性

4.3.2 模态识别

4.3.3 加速度响应对比分析

4.4 高层建筑顶部大悬挑飘板设计建议

4.5 本章小结

第五章 高层建筑顶部大悬挑飘板风振系数-结构频率公式拟合

5.1 回归分析

5.2 简化模型的确定及有限元分析

5.3 简化模型风振系数分析

5.4 风振系数-结构频率(地貌类别)公式拟合

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间科研成果

致谢

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摘要

现代高层建筑因外观的需要,常在顶部设置大悬挑装饰飘板,由于这种结构远离近地面,所处风场环境复杂多变,风荷载成为其设计时的主控荷载,如何快速准确确定其风荷载成为这类工程设计时急需解决的问题。本文围绕高层建筑顶部大悬挑飘板抗风设计方法展开研究,主要工作如下:
  (1)在介绍风振响应及风振系数基本理论的基础上,编制了MATLAB风振计算程序,将高层建筑顶部大悬挑飘板进行简化,对简化模型进行了风振响应及风振系数的参数分析,定量地得到了各参数对悬挑飘板结构风振响应及风振系数的影响。
  (2)建立了某高层建筑顶部大悬挑飘板有限元模型,进行了模态分析,结果表明飘板振型并不密集。在此基础上进行了飘板风振响应及风振系数分析,发现飘板结构悬挑端的风振响应及风振系数较大,在施工时应加强悬挑端面板与主体钢架结构的连接,在设计时应对面板分区,采用不同的风振系数。
  (3)为在设计时选取合适的风速谱,对某高层建筑顶部大悬挑飘板加速度风振响应进行了实测,将实测值与理论值进行了对比分析,提出了在设计时风速谱选取的建议:基于准定常的假定,采用Davenport谱、Harris谱、石沅谱、田浦谱及范存新谱计算所得理论值均小于实测值,在设计时采用这些风速谱是安全可靠的,其中Harris谱最为节省。
  (4)拟合了飘板风振系数-结构频率的一般公式,使用方便、快捷、经济性好,能够满足结构安全的要求,可供工程设计参考。
  本文提出的设计方法方便、快捷、经济性好,能满足结构安全的要求,可供高层建筑顶部大悬挑飘板设计参考。

著录项

  • 作者

    颜振亚;

  • 作者单位

    南京工业大学;

  • 授予单位 南京工业大学;
  • 学科 土木工程;结构工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 董军,彭洋;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TU973.32;
  • 关键词

    高层建筑; 悬挑飘板结构; 风振响应; 抗风设计;

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