【摘要】：超高層建筑是一種典型的風敏感結構,風荷載是其結構設計的主要控制荷載之一。目前對超高層建筑的抗風研究大多都以竣工后的完整結構為對象,很少考慮施工階段結構處于時變狀態(tài)下的抗風能力。然而隨著超高層建筑高度增加,其施工周期變長、施工難度增加。超高層建筑在較長施工周期內是一個變結構、變剛度、變荷載的時變結構體系,施工時還有塔吊等設備附著于主體結構上,其風致響應非常復雜,此時不能按照竣工后的完整結構來計算風荷載響應。因此迫切需要研究施工期內超高層時變結構及附著塔吊設備的風致響應,確保安全施工。本文采用CFD數(shù)值模擬技術結合有限元方法對施工階段主體結構進行表面風壓分析及風振響應計算,并對施工塔吊在極端風作用下的失效路徑和結構易損性進行研究。主要完成了以下工作:(1)基于Fluent 15.0對CAARC標準模型進行數(shù)值模擬并與風洞試驗結果對比,以驗證數(shù)值模擬方法的有效性。分析了某超高層在兩個施工階段的主體結構表面風壓分布,討論了核心筒領先施工導致建筑體型變化對周圍風場的影響。給出了不同風向及風速情況下建筑表面的風壓等值線和建筑周圍流場分布規(guī)律,由此確定兩個施工階段下的最不利風向。(2)確定了施工階段超高層建筑風荷載取值,根據(jù)風的超越概率一致性原則給出了不同施工周期下平均風荷載的取值,并基于線性濾波法編制了脈動風速生成程序。建立某超高層建筑多個施工階段的有限元分析模型,計算得到其風致位移及加速度等響應。討論了特定塔吊工況對主體結構風致響應的影響,得到最不利塔吊工況。并以風荷載為控制荷載,計算了核心筒領先施工的最大層數(shù)。分析了不同風譜和風速對施工階段主體結構風振響應的影響。(3)以某塔吊為獨立分析對象,分別以等效靜力法與動力時程法計算了不同施工階段下的塔吊風振響應,討論了塔吊規(guī)范中風振系數(shù)取值的合理性。建立了塔吊附著于主體結構的主-附結構力學模型,并基于時程法分析了主體結構對塔吊風振響應的影響,發(fā)現(xiàn)隨著施工高度增加,主體結構對塔吊影響將逐漸超過風致響應而占主導作用。通過風致Pushover分析得到了塔吊的失效路徑和抗風能力曲線,據(jù)此進行基于性能的塔吊風致易損性分析,得到了塔吊在各性能水準下的風致易損性曲線和失效臨界曲線。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU973.213

【參考文獻】

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本文編號：2615245