复杂断面高层建筑的风致响应及其振动控制研究

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1、复杂断面高层建筑的风致响应及其振动控制研究张建国庄佳坤庄惠敏厦门大学建筑与土木工程学院复杂断面高层建筑在强风作用下，往往会产生较为明显的扭转响应，从而导致高层建筑顶部角点处的加速度值大大超过规范规定的限值.以弧形、平行四边形以及等边L形等3种断面的高层建筑为研究对象，计算了复杂断面高层建筑顶部角点处的风致加速度响应，进行了多个调频质量阻尼器(MTMD)减振系统的设计和优化研宄.结果表明，在不使用MTMD进行风振控制吋，3种断面高层建筑顶部角点处的加速度响应均超过限值，在合理布置MTMD并进行优化设计后，角点处的加速度响应可以得到有效抑制并取得较好的减振效果.关键词：复杂高层建筑;风致响应;

2、振动控制;优化设计;张建国zjianguo@xmu.edu.收稿曰期:2017-04-28Wind-inducedResponseandOptimalDesignofVibrationControlofComplex-shapeHigh-riseBuildingsSchoolofArchitectureandCivilEngineering，XiamenUniversity;Abstract：Theobvioustorsionalresponsewillbeinducedbystrongwindoncomplex-shapehigh-risebuildings，whichresultint

3、hefactthataccelerationsoftopcornerpointsonthesebuildingsexceedthelimit.Threecomplex-shapehigh-risebui1dingmodelsincludingarc-shape,parallelogram-shapeandL-shapcaretestedinawindtunneltoobtainthewindloadonthesurface.Accelerationsoftopcornerpointsonthesehigh-risebuildingsarecalculatedonbasisofthereas

4、onableparametersofbuildings.Moreover,multiplemasstuneddampers(MTMD)aredesignedtoreducethewindvibration.Resultsshowthattheaccelerationresponsesoftopcornerpointsoncomplex-shapebuildingsarcusuallylargerthanlimitvalueswithoutMTMDsystem.Incontrast,theseaccelerationresponseswillbereduceddramaticallywith

5、thehelpoftheoptimaldesignofMTMDsystem.Keyword：complex-shapehigh-risebuildings;wind-inducedresponse;vibrationcontrol;optimaldesign;随着高度的增加，风荷载对高层建筑结构的作用愈趋显著，影响越来越大，可能引起较大的结构位移和加速度响应.而平面或立面不规则的高层建筑，风对其影响更加复杂，若利用适用于规则建筑的理论来预测、计算风对不规则建筑的影响则是不全面和偏丁不安全的.同矩形断面等平面规则高层建筑和比，不规则断面高层建筑的风荷载特性更为复杂，顺、横风向与扭转方向的风荷

6、载相关性强Xif.同时，复杂断面高层建筑各层平面上的质心与刚心往往不重合，在动力荷载作用下，将产生较为严重的弯扭耦合效应.张建国等U1针对L形断面高层建筑风荷载的时域和频域特性进行了分析，给出了建筑各表面体型系数随风向角的变化规律以及基底弯矩的功率谱密度函数.宋晶晶边1研宄了平行四边形断面高层建筑结构的弯扭风致响应，指出平行四边形断面高层建筑在风荷载作用下，将产生较大的扭转响应.杨红卫等M对弧形高层建筑结构的平扭耦联自振特性进行了分析，指出在水平荷载作用下，此类建筑的扭转效应不可忽略.本文中首先进行了等边L形、平行四边形以及弧形3种典型复杂断面的高层建筑模型风洞试验，得到了各高层建筑在不同

7、风向角下的层三分力时程，在选取确定了合理的高层建筑自振周期和振型参数的基础上，运用弯扭耦合的三维时程分析方法计算/各复杂高层建筑顶部角点处的加速度最大值.针对该加速度值较大的情况，设计了多个调频质量阻尼器（MT-MD）系统并进行了安装个数、参数及位罝的优化设计，起到了减小加速度响应的显著效果.1模型及试验概况风洞中模拟的风场为B类地貌，缩尺比为1/500,来流水平平均风速随高度的变化满足指数规律，顺风向的脉动风速谱与Da