高层建筑横风向荷载规范取值的对比研究开题报告
2021-03-11 00:22:23
1. 研究目的与意义(文献综述)
风灾是地球上几种主要自然灾害之一,近年来,随着地球气候日益恶化,风灾损失逐年递增,愈加频繁的风灾已经对人类社会造成了越来越大的影响,其中与结构损坏有关的风灾更是屡见不鲜,风荷载已成为某些地区工程设计的主要荷载之一。同时,随着设计理念的创新、施工技术的进步,高层建筑的高度、大跨结构的跨度不断增加,土木工程结构向着高、大跨、柔、轻质和低阻尼方向发展,结构对风的敏感性大大增强,风荷载成为这类结构的控制性荷载。因此,对风荷载的研究也越来越重要了。鉴于强风对结构的负面作用,以研究结构风效应为主要内容的风工程在过去几十年中迅速发展起来。这一学科涉及气象、工程力学、空气动力学、结构力学和数学等基础学科,主要研究风荷载本身的物理特性和风与结构的相互作用。要准确评估结构风荷载,首先要清楚地认识边界层风特性的变化规律,因此,对风荷载及其效应的准确认识是非常重要的。但现有的对比研究多针对单一参数展开如湍流度、基本风速、风剖面、脉动效应系数等,而风荷载标准值是作为一个独立量值参与结构设计的。
世界各国在荷载规范中都对风荷载做了详细的规定,并采用多参数表达的形式计算风荷载标准值。因此,对各国规范的分析比较始终是一项重要的研究内容,其中的顺风向脉动效应更是各国规范及研究人员关注的热点,而横风向荷载及风振效应的研究相对较少,而横风向荷载也是本文研究的中心。作为一种流体动力作用,横风向荷载的确定还与结构类型及形状等有密切关系,这也使各国风荷载规范形式多样,水平参差不齐。目前世界各国规范针对横风向荷载均给出了详细的取值方法,但由于地域条件的复杂性,导致取值方法与结果有所不同。作为一个多参数表达式,其内部参数之间是相互联系的,单个参数的差异并不能真实反映荷载标准值的差异,有必要系统地对各国规范的横风向荷载取值进行对比研究。因此,针对国际上常用的风荷载规范开展横风向荷载取值的对比性研究,始终是结构风工程领域重要的研究内容。本文具有代表性的中国、日本和澳大利亚三国规范,在参数分析的基础上,着重对结构横风向风荷载标准值的取值原则和计算思路分别予以介绍并进行分析比较。
2. 研究的基本内容与方案
2.1论文基本内容
各国规范对超高层建筑横风向荷载及风致响应的评估方法均有相应的规定,这些计算方法间存在着差异。本研究对各国规范确定超高层建筑横风向荷载及风致响应时所需的关键参数和计算方法进行对比性研究,以典型超高层建筑为例,系统地分析各国用于超高结构设计的横风向荷载的区别,并讨论各自的适用性。
2.2 论文要求达到的目标
3. 研究计划与安排
1.1周查阅相关文献,学习风工程相关基础知识;
2. 2-3周学习选定的相关国家规范条文及相关计算公式;
3. 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】gb50009-2012.建筑结构荷载规范[s].北京:中国建筑工业出版社, 2012.
【2】asce-10. minimum design loads for buildings and other structures[s]. american society of civil engineers(asce), 2010.
【3】solari g. mathematical model to predict 3-d wind loading on buildings[j]. american society of civil engineers, 2014, 111(2):254-276.