高层建筑风效应的风洞试验研究开题报告
2021-03-11 00:22:19
1. 研究目的与意义(文献综述)
随着我国在改革开放的道路上不断前进,我国的社会乃至经济都得到了长足的发展,尤其是建筑业已经逐渐成为我国在经济发展上的龙头行业。
风荷载是存在于高层建筑的控制荷载之一,尤其是在强风的作用下,自身结构的风载荷以及所形成的风致效应都是结构设计中需要考虑其安全性、舒适性等各种影响因素。随着建筑物高度的增加和轻质建筑材料的应用,建筑物的结构也发生了相应的变化,韧性变大,尼减小。在以往对于静态风荷载的考虑就显得些许不合适,以满足其实际需求,此同时,强风中建筑物的动态响应问题就成为其解决的关键性问题。另一方面,得到建筑的响应之后,何用于设计?因此静力等效风荷载的计算是一个重要的方面,如何利用试验数据合理的计算并考虑最不利情况也需进行大量的研究。
目前国内外对于高层建筑负荷的测量以及预测结构受到的风响应现象主要有以下几种方法:(1)风压测量:对于风压的测量主要应用的是压力传感器对需要测量的建筑物进行直接的测量或者对其模型进行直接的测量。使用这种方法的得到的是局部点的平均压力和脉动压力,结果对于建筑的局部设计有着极为重要的帮助作用。除此之外,还可以通过相应的数学原理,就是积分对整体的平均荷载进行求解。(2)气动弹性试验:该模型使用的是几何相似以及动力相似的气动弹性模型,接测量模型的动静态荷载和响应,试验结果比较可靠。但如果高层建筑的结构进行了调整,须根据新的方案重新进行测试。(3)高频动态天平试验:采用自有频率较高、灵敏度好的专门设计的测力天平,直接对结构基底的具有广泛意义上的载荷进行测量,并遵循结构参数,通过分析整理的方法获得该建筑物的动态响应。
2. 研究的基本内容与方案
虽然一些国家规范或标准给出了高层建筑风荷载的计算公式,用于在结构设计阶段确定作用在建筑物上的风荷载,但这些公式一般只适用于高度较低、体型较为规则的建筑物,对于高度较高或体型较为复杂的高层建筑,一般需要通过风洞试验来确定结构响应与等效静风荷载。因此,风洞试验是结构设计阶段进行风效应评估的主要手段。
本文拟采用刚性模型多点同步测压风洞试验法。刚性模型多点同步测压风洞试验通过分布在建筑物表面的测压点来同步采集建筑物表面的压力分布,再通过压力积分来获得作用在超高层建筑各楼层质心处的合力或力矩,然后基于简化的质点串模型来求解高层建筑的风振响应。这一方法的主要优点在于不仅能够获得结构的风振响应,时还能获得建筑物表面局部的风压分布,为建筑抗风设计以及装饰设计提供必要的风荷载数据。
3. 研究计划与安排
1周查阅相关文献,学习风工程相关基础知识
2-3周学习选定的相关国家规范条文及相关计算公式
4-6周典型超高层建筑风荷载计算
4. 参考文献(12篇以上)
[1]郝艳峰. 不同风场下高层建筑风效应的风洞试验研究[d].湖南大学,2013.
[2]陈余粮. 多国规范超高层建筑风荷载取值及与风洞试验的对比性研究[d].武汉理工大学,2013.
[3]黄啟明. 高层建筑风洞试验关键技术研究[d].华南理工大学,2015.