超高層建筑的結構動力特性是影響結構風效應評估精度的重要因素,實測是獲取實際結構動力特性參數的唯一方法并已有很多研究,但實測研究中出現較大振幅的情況仍極為少見。文章采用自主研發(fā)的無線加速度傳感器,對高度280m的深圳卓越世紀中心北塔（ZCC）進行連續(xù)長期監(jiān)測,得到10年來多次臺風作用下ZCC結構頂部加速度響應時程信號。采用不同參數識別方法分別對ZCC在5次具有代表性的臺風作用下的結構頂部加速度響應時程數據進行詳細分析,并將臺風"山竹"的實測結果和風洞試驗的結果進行對比。結果顯示:不同方法識別得到的結構模態(tài)頻率一致性較好,模態(tài)阻尼比則存在一定差別;結構模態(tài)頻率有隨振幅增大而減少的趨勢,順風向的結構模態(tài)阻尼比隨加速度的增大有增大的趨勢,橫風向的結構阻尼比則呈現較大的離散性,和加速度振幅的相關性不明顯;現場實測得到的ZCC在臺風"山竹"作用下的結構頂部峰值加速度和風洞試驗結果具有較好的一致性,且在連續(xù)10年中測到的最大峰值加速度為23.91cm/s²,表明該建筑能夠滿足舒適度要求。 

【文章來源】：土木工程學報. 2020,53(09)北大核心EICSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

無線加速度傳感系統外形及安裝位置

由安裝在PAIFC頂部的一臺二維超聲風速儀完整獲取了臺風“山竹”侵襲過程的風速風向數據。圖2和圖3分別給出了PAIFC與ZCC的相對位置和在其頂部監(jiān)測到的臺風“山竹”最大風速附近24h的風速風向變化。PAIFC總高度592.5m,與ZCC的直線距離約為990m(圖2),可將在其頂部監(jiān)測到的風速視為梯度風風速,結合風洞試驗數據計算得到ZCC在不同風向角下的結構響應。從圖3可見臺風“山竹”10min平均風速超過15m/s的時間超過18h,其中最大10min平均風速達到37.5m/s,對應風向為93°(東偏南3°)。圖3 臺風“山竹”10min平均風速風向

圖2 ZCC與PAIFC的相對位置在PAIFC頂部測得的最大10min平均風速為37.5m/s,換算成標準地貌10m高度處10min平均風速為22.0m/s、對應速壓為0.30kPa,這個結果明顯比分別在海邊的鹽田港、內伶仃南和我國香港流浮山站點所測得最大風壓0.55kPa、和0.81kPa和0.57kPa小(均為實測最大風速的轉換結果,沒有根據實際站點風速儀所處的高度和地形做修正),這主要和風速儀放置在建筑頂部鏤空層(四角有四根柱子,頂部有樓面)內、流入內部的風速受到建筑的阻力效應影響而變小有關,很顯然0.30kPa不能作為臺風“山竹”影響深圳地區(qū)的最大風壓值。綜合分析各種影響因素,當時深圳地區(qū)的標準地貌下的最大風壓應該在0.57kPa附近,這個結果也已經遠遠超過深圳地區(qū)10年重現期的基本風壓0.45kPa。值得說明的是,0.57kPa是根據各個站點所測風速綜合得來的臺風“山竹”影響深圳地區(qū)的最大風壓,而深圳地區(qū)不同建筑實際所受到的來流速壓會因周邊建筑和地貌的影響而不同。已有風洞試驗結果表明,受城市密集建筑群的影響,其后來流風速剖面可能會遠遠偏離D類地貌風速剖面,特別是在平均建筑高度以下,來流風速會遠遠低于D類地貌所確定的風速,這也是本文采用PAIFC所測得最大風壓0.30kPa用于風洞試驗數據計算的原因。同時,PAIFC頂部記錄的最大10min平均風速發(fā)生時間與ZCC結構頂部最大加速度響應發(fā)生時間一致,這也在一定程度上說明了在PAIFC頂部監(jiān)測到的風速風向數據的適用性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進貝葉斯譜密度法及其在超高層結構振動模態(tài)參數識別中的應用[J]. 潘浩然,謝壯寧.  建筑結構學報. 2016(12)
[2]深圳京基100風致響應實測研究[J]. 謝壯寧,徐安,魏璉,顧明.  建筑結構學報. 2016(06)



本文編號：3601031