计入风重耦合效应超高层建筑风振响应计算方法.pdf

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1、振动与冲击第34卷第11期JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCKVo1．34No．1l2015计入风重耦合效应超高层建筑风振响应计算方法楼文娟，钟振宇(1．浙江大学建筑工程学院，杭州310058；2．浙江工业职业技术学院，浙江绍兴312000)摘要：风重耦合效应是指高耸结构侧向变形受到风和重力共同影响而引起结构动力特性发生变化的现象。为了研究风重耦合效应的作用机理，建立了结构几何非线性动力方程。对于顺风向风振，可以将方程分解为平均风作用下方程和脉动风作用下方程，脉动方程是非线性方程，其系

2、数与平均风作用下结构位于相关。利用等效线性法可以将脉动方程转化为线性方程求解，最后通过随机振动理论获得结构响应解。计算结果表明：结构重刚比是影响风重耦合效应最重要的因素，顺风向脉动风产生的结构顶部的位移、速度、加速度响应以及底部弯矩响应变化量随着重刚比增大而增大，而对底部剪力响应没有影响。关键词：超高层建筑；风重耦合效应；非线性振动；风振中图分类号：TU312文献标志码：ADOI：10．13465／j．cnki．jVS．2015．I1．031Computingmethodforwind-induced

3、vibrationresponseofextra-highbuildingsbasedonwind·gravitycoupledefectLOUWen-juan，ZHONGZhen—yu，。(1．CollegeOfCivilEngineeringAndArchitecture，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China；2．ZhejiangVocationalPolytechnicCollege，Shaoxing312000，China)Abstract：Wind—

4、gravitycoupledefect(WGCE)isaphenomenonthatdynamiccharactersoftallandslenderstructuresareaffectedbybothwindandgravity．InordertostudytheactionmechanismofWGCE，thegeometricnonlineardynamicequationofatallstructurewasbuilt．Thedynamicequationunderloadalongwind

5、couldbedividedintoaequationunderaveragewindloadandtheotheroneunderpulsewindload．Thelatterwasanonlinearequationwhoseparameterswererelativetothestructuraldisplacementscalculatedunderaveragewind．Theequationunderpulsewindcouldbeconve~edintoalinearonttobesol

6、vedwiththeequivalentlinearizationmethod．Theresultsshowedthatgravity-rigidityratioisanimportantfactoronWGCE；thedisplacement，velocity，accelerationonthetopofthestructure，andthemomentatthebottomofthestructureincreasewithincreaseingravity—rigidityratiowhilet

7、heshearatthebottomofthestructuredoesnotchange．Keywords：extra—highbuildings；wind—gravitycoupledeffect(WGCE)；non—linearvibration；wind-inducedvibra—tion当今超高层建筑发展迅速，给结构设计提出了很高层建筑在抗震设计中是否需要考虑重力二阶效多新课题，其中一个就是风重耦合效应(Wind-Gravity应已经纳入结构设计规范，我国不少规范对此有详细CouplingE

8、ffect，WGCE)。它指高耸结构在风荷载作用的规定【1-3。规范中重刚比(建筑物重量和高度平方下产生横向位移，由于重力存在，加大了弯矩，从而使的乘积和与弯曲刚度之比)是反映高层建筑刚度的一横向位移进一步加大，这种现象的存在改变了结构的个重要指标，规范规定以弯曲变形为主的高层结构重动力特性，使超高层建筑在脉动风作用下响应发生了刚比>0．370时要在计算时考虑重力二阶效应，变化。>0．714时会产生稳定问题而不被允许。尽管《高程建筑混凝土结构技术规程》重