《千米級超高層建築氣動及氣彈性能研究》是依託北京交通大學，由李波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：千米級超高層建築氣動及氣彈性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李波
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
千米級超高層建築抗風性能研究是風工程領域的全新挑戰，涉及風場特性、結構風致效應與風振控制、風洞試驗方法等諸多基礎性科學問題，本項目結合氣動措施，選取其中最為關鍵的風致氣動、氣彈性能為主要內容，開展研究工作。在合作者Yukio Tamura教授的指導下，選取截面沿高度錐形化、縮進、螺旋的氣動措施，通過剛性模型同步測壓風洞試驗與剛性模型彈性支撐氣彈風洞試驗確定千米級超高層建築三維氣動力、氣動阻尼比、氣彈失穩臨界風速等關鍵參數，並在上述試驗中著重考察大氣邊界層高度、長細比的影響，獲得千米級超高層建築氣動、氣彈特徵以及一般性規律，選取合適的氣動措施。在此基礎上，進行千米級超高層建築風速全過程結構回響分析，獲得結構回響隨風速的變化特徵，考察結構參數，特別是高階振型的影響。完成集聚質量模型氣彈風洞試驗，驗證分析結果的可靠性。
結題摘要
隨著經濟的飛速發展，城市土地資源日益稀缺，我國對超高層建築的社會需求越來越強烈。近年來，全國範圍內計畫建造的超高層建築數量激增，同時其高度也在不斷突破。與以往重點關注的400米量級的超高層建築相比，千米級超高層建築風致效應問題更為突出和複雜，工程實踐急需解決該類超高層建築抗風設計的關鍵科學技術問題。在此背景下，圍繞千米級超高層建築的氣動和氣彈性能進行了研究，取得的主要成果及意義如下。 （1）對北京城市中心區的風場進行了連續5年的長期觀測（2013-2017年），研究了大氣穩定度對風場特徵的影響；從邊界層理論出發，重新定義了大氣邊界層，得到了包括內層、外層的季風型良態風場模型，將適用高度延伸至數千米，為工程實踐提供了重要理論基礎。 （2）成功測得2013年超強颱風“蘇力”和颱風“潭美”，進一步揭示了颱風風場特性；研發了拐點型風場被動模擬裝置，首次在風洞實驗室成功模擬颱風型拐點風場，為研究颱風氣候條件下風敏感結構的抗風性能提供了重要試驗工具。 （3）完成了4種季風型良態風場、2種颱風型拐點風場條件下，5種高度、5種長細比的千米級超高層建築氣動性能風洞試驗，系統研究了風場、高度、長細比對千米級超高層建築氣動性能的影響；引入POD、ICA等隨機場分解方法，對超高層建築風荷載作用機制進行了識別。 （4）研發了細長型結構底部一維、二維彈性支撐氣彈試驗平台，並通過電磁裝置實現阻尼的連續可調，為系統研究超高層建築氣彈效應提供了重要實驗平台；完成了千米級超高層建築氣動性能風洞試驗，系統研究了不同條件下， Sc數對千米級超高層建築氣彈性能的影響。 （5）採用數值分析和物理試驗相結合的方法，對千米級超高層建築風速全過程風致效應進行了研究，得到了風致位移回響、加速度回響；研究了結構參數，特別是高階振型對千米級超高層建築風振效應的影響，為該類結構的抗風設計提供了重要參考。
