风振好文章

2006年　　6月第27卷　第2期郑州大学学报(工学版)

JournalofZhengzhouUniversity(EngineeringScience)Jun1　2006Vol127　No12

　　文章编号:1671-6833(2006)02-0014-04

高层建筑顺风向风振动力反应时程分析

侯爱波1,葛　楠2,周锡元1

(11北京工业大学抗震减灾研究所,北京100022;21中国建筑科学研究院抗震研究所,北京)

摘　要:,点上脉动风压的相关特性,,再以此生成脉动风压作为输入脉动风荷载,采用.;,非共振反应值占次要的部分.这与谱分析法得出的结论,.这对于正确估算结构的风振反应值,.关键词:脉动风压;谱密度函数;加速度中图分类号:TU973　　　文献标识码:A

0　引言

来风在建筑物的周围会形成湍流风场,并引起建筑物一定幅度的风振振动.对于高层和超高层建筑的风振动力反应主要有以下三方面的考虑:其一,由风振产生的惯性力在结构中引起附加应力;例如我国现行建筑结构荷载规范中考虑了顺风向风振反应惯性力,高耸结构设计规范中同时考虑了顺风向与横风向风振反应的惯性力;其二,由于风振反应发生的频度较高,有可能使结构产生疲劳效应;其三,建筑结构的振动加速度会使生活和工作在其中的人产生不舒适感,例如我国规程[1]采用了按最大加速度值控制结构的风振反

应,并规定重现期为10年的最大(峰值)加速度限制标准如下:0128(m/s2)(公共建筑),0120(m/s2)(公寓建筑).对于超过上述限制的情况,应采取一定的结构措施或控制措施减小加速度值.

由于作用在建筑物外墙上的风荷载是同时沿时间与空间变化的随机荷载,属于拟序结构,不能事先确定其随时间变化的过程与空间分布.因此若要得到结构风振动力反应时程,需要根据结构随机振动理论,采用人工模拟的方法确定脉动风压随时间变化的过程,再根据结构动力学理论求

　　收稿日期:2006-01-08;修订日期:2006-02-28　　基金项目:国家自然科学基金资助项目(50078003)

出脉动风压荷载作用下结构风振反应时程.这个

问题对于高层建筑结构风振控制设计是具有一定意义的.许多研究者对于求解结构在风荷载作用下的时程响应问题作过研究工作[2～5],取得了一些有实用价值的成果.笔者根据我国规范中采用的达文波特脉动风速谱用人工方法模拟多点脉动风压随时间变化的过程,考虑了顺风向脉动风压的空间相关特性,并采用Newmark分步积分法计算了结构的风振动力反应随时间变化的过程,为建筑结构的风振控制设计提供参考依据.

1　高层建筑振动运动方程

分析高层与超高层建筑结构风振的一般方法是将高层建筑简化为等效的悬臂梁.为了暂时使问题得到简化,不考虑建筑物的质心、刚心和几何形心的偏心及平扭耦合振动的影响,而只考虑脉动风压对结构顺风向振动的影响.根据结构动力学理论,将悬臂梁在横向外荷载作用下的运动方程可以变换为如下的形式[6]:

2

ηξωη(1)¨j(t)+2jηj¨j(t)+ωjj(t)=Fj

式中:ηj(t)为结构第j阶广义坐标;ωj为结构第j阶自振频率;ξj为结构第j阶顺风向振动阻尼比;

HHB

(y,Fj=<j(z)P(z,t)dz=<j(z)p′Mj

Mj

∫

　　作者简介:侯爱波(1977-),男,山东莱芜人,北京工业大学在读博士研究生,主要从事风工程与工程抗震方面的

研究.