【摘要】：隨著現(xiàn)代化進程的加快,許多城市中出現(xiàn)了高層建筑和低矮建筑并存的地貌。高層建筑的存在將顯著改變低矮建筑周圍的氣流流動狀態(tài),影響其屋面風荷載特性,這可能會對按照單體進行抗風設(shè)計的低矮屋蓋結(jié)構(gòu)安全性構(gòu)成威脅,但目前尚缺少高層建筑對低矮建筑屋蓋結(jié)構(gòu)風振響應(yīng)干擾效應(yīng)的研究。本文通過分析風洞實驗數(shù)據(jù),研究了高層建筑在低矮建筑下游(0°風向角)、與低矮建筑并列(90°風向角)、在低矮建筑上游(180°風向角)三個典型布置形式,不同間距比和建筑物高度比下,高層建筑對低矮建筑屋面脈動風荷載和低矮大跨平屋蓋結(jié)構(gòu)風振響應(yīng)的干擾效應(yīng),具體工作和主要結(jié)論有:(1)研究了單體低矮建筑屋面脈動氣動力譜特性,分析了高層建筑高度變化對墻面固定高度處風壓譜特性的影響規(guī)律。結(jié)果表明,低矮建筑屋面迎風前緣受氣流分離影響,測點風壓譜低頻能量占比較大;隨著與迎風前緣距離的增大,由于受到氣流再附作用,測點風壓譜高頻能量占比逐漸增大。對于高層建筑,隨著高度的增大,墻面逐漸出現(xiàn)漩渦脫落現(xiàn)象,固定高度處測點風壓譜在特定頻率處出現(xiàn)譜峰,高層高度越高,漩渦脫落頻率越大。(2)分析了 0°、90°、180°風向角下,高層建筑對低矮建筑屋面脈動氣動力的干擾效應(yīng)。結(jié)果表明,對于0°風向角,低矮建筑屋面受到高層建筑反饋氣流的作用,屋面脈動風荷載干擾效應(yīng)表現(xiàn)為顯著遮擋效應(yīng)。90°和180°風向角,間距比較小、高度比較大時,高層建筑墻面漩渦脫落對低矮建筑屋面氣流影響顯著,低矮建筑測點風壓譜和屋面廣義力譜出現(xiàn)明顯峰值,峰值頻率與單體高層建筑漩渦脫落頻率一致;高層建筑尾流對低矮建筑屋面脈動風荷載有顯著放大效應(yīng)。(3)推導(dǎo)平屋蓋結(jié)構(gòu)風振響應(yīng)、各位移響應(yīng)量干擾因子的公式。分析了結(jié)構(gòu)各響應(yīng)干擾因子隨間距比、高度比、結(jié)構(gòu)基頻的變化規(guī)律,結(jié)果表明:小間距比,大高度比工況下,干擾效應(yīng)更加顯著。對0°風向角,上游高層建筑降低了低矮建筑屋面負壓;間距比較小,高度比較大時,屋面負壓變?yōu)檎龎?平均響應(yīng)反號;響應(yīng)極大值遮擋效應(yīng)顯著,響應(yīng)極小值放大效應(yīng)顯著。對90°和180°風向角,結(jié)構(gòu)基頻、間距比較小,高度比較大時,高層建筑的漩渦脫落誘發(fā)了與脫落頻率相近的基頻的結(jié)構(gòu)發(fā)生了強烈的共振放大效應(yīng),D/h=0.5,H/h=10時,兩風向下響應(yīng)極大值干擾因子分別達到4.3和3,極小值幅值遠大于單體工況,基頻較大時,由于高層建筑增大了低矮建筑屋面脈動風荷載和風速,對結(jié)構(gòu)脈動響應(yīng)和平均響應(yīng)產(chǎn)生顯著放大效應(yīng)。D/h=0.5,H/h=10時,兩風向下響應(yīng)極大值干擾因子均穩(wěn)定在2.2左右,極小值幅值受干擾效應(yīng)較小。圖68幅,表2個,參考文獻62篇。
【圖文】：

１緒論逡逑ｌ．ｉ研究背景及意義逡逑隨著城市的建設(shè)和發(fā)展，許多原有的低矮建筑被拆除，取而代之的是對土地逡逑利用率良好的高層建筑。另外，在進行城市規(guī)劃時，建筑師們?yōu)榱藵M足人們活動逡逑的各種需求，通常也會將高層和低矮兩種建筑形式進行組合布局。比如在高層建逡逑筑旁邊建造大型商場、高層建筑的裙房及車庫等低矮建筑，以及體育場館、博覽逡逑館等低矮大跨結(jié)構(gòu)建筑。于是，高層建筑和低矮建筑并存的城市景觀成為一種新逡逑常態(tài)，圖１－１為典型的城區(qū)建筑群分布。從圖中可以看出，城市地貌存在高層建逡逑筑和低矮建筑錯落分布的特征，這樣的分布模式勢必導(dǎo)致建筑群內(nèi)氣流流動模式逡逑十分復(fù)雜。已有的相關(guān)研究表明，當?shù)桶ㄖ車嬖诟邔咏ㄖ䲡r，其上風壓分逡逑布模式和大小與單體有顯著區(qū)別，某些情況下，周圍建筑的存在對目標低矮建筑逡逑的風荷載有顯著的放大效應(yīng)。逡逑

邐北京交通大學碩士學位論文邐逡逑輕、阻尼小的特點，是典型的風敏感結(jié)構(gòu)。歷史上，低矮輕型大跨結(jié)構(gòu)發(fā)生風致破逡逑壞的例子有很多，２００９年１月，巴塞羅那一處體育館金屬屋頂被吹落，體育館墻逡逑體隨之倒塌，造成４名兒童死亡，１５人受傷。２０１２年４月，在只有８級的風力作逡逑用下，甘肅張掖育才中學體育場看臺雨棚遭遇嚴重破壞（圖１－２）。如上所述，此逡逑類風敏感低矮大跨建筑和高層建筑共同構(gòu)建了典型城市地貌，當高層建筑出現(xiàn)在逡逑此類結(jié)構(gòu)周圍時，由于高層建筑對氣流的千擾效應(yīng)，會導(dǎo)致目標低矮建筑屋面上逡逑的氣動力顯著變化，不利條件下，被放大的風荷載不僅會造成圍護結(jié)構(gòu)的破壞，逡逑受干擾而放大的脈動風荷載可能還會引起主體柔性結(jié)構(gòu)的振動破壞，，這無疑將對逡逑按照單體進行抗風設(shè)計的低矮屋蓋結(jié)構(gòu)抗風安全性造成威脅。邐邐逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU312.1

【參考文獻】

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本文編號：2640257