強風作用下超高層建築風效應的實測和風洞試驗研究

《強風作用下超高層建築風效應的實測和風洞試驗研究》是依託華南理工大學，由謝壯寧擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：強風作用下超高層建築風效應的實測和風洞試驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：謝壯寧
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

強風作用下超高建築的風效應實測是風工程非常重要的基礎性和長期性工作。已有在超高建築實測研究所取得的成果和結論還遠不足以全面反映建築風效應內在特性的規律，結構動力學模型、風場參數存在的不確定性以及風洞模擬試驗技術存在的問題會導致模型試驗的結果和原型的風效應之間存在一定的差別，因而會高估風效應而造成浪費或低估風效應而導致不安全或居住者不舒適性。基於此，提出本項目研究，針對我國強風地區不同體系的超高建築，構建基於GPRS的遠程實時同步監測系統，用較短時間獲取量大和覆蓋面廣的結構風致回響數據，採用有效的分析方法對實測數據進行分析，獲取不同結構體系建築的結構動力特性和氣動荷載特徵，同時將實測數據和模型的風洞試驗結果進行對比分析，為修正風洞試驗方法和理論模型提供依據。通過本項目研究，進一步加深對超高建築抗風研究中尚未解決的一些重要基礎性科學問題的認識，為超大尺度的超高建築抗風設計提供重要的技術支撐。

結題摘要

在基金項目（51278204）支持下對強風作用下超高層建築風效應的實測和風洞試驗開展系統性研究，研究包括以下方面：（1）. 針對我國強風地區不同體系的超高建築，構建基於GPRS的遠程實時同步監測系統，並利用該系統對建築的風效應進行數年的持續觀測；（2）. 研究風洞同步測壓信號降噪的有效方法，分析現有信號參數識別的時、頻域技術中存在的問題和可能的改進方法；（3）. 建築結構風效應實測結果和相應風洞試驗的對比；（4）.通過對測量信號的參數識別，研究結構模態參數隨結構振動幅值變化的規律；（5）.建築外形對超高層建築橫風效應影響及氣動抗風措施；（6）. 不同寬度比和不同高度比的2個高層建築間的風壓干擾效應；（7）.完成4棟高度超過400m的超高層建築的抗風研究試驗，它們是：寧波城市之光主塔高451.5m，濟南恆大國際金融中心高518m、南寧東協塔高528m、合肥恆大中心高518m。項目的主要貢獻在於以下幾個方面： （1）. 近6年來對位於珠江三角洲地區數棟建築風效應的連續監測，遇見了和深圳地區10年重現期相當的最大風速，測到的最大峰值加速度僅為0.123m/s2，表明這些建築的舒適度能夠滿足要求；（2）. 在對幾類小波基降噪效果分析的基礎上，發現symN小波是風洞測量風壓時程信號預處理的最優小波基，通過調整其消失矩階數可分別獲得不同信噪比信號的最佳降噪效果；（3）. 提出了適合有色噪聲激勵參數識別、精度更高的改進貝葉斯譜密度方法；（4）. 對幾棟超高層所歷經幾次颱風過程測得信號進行參數識別，結果顯示識別的不同風況結構自振頻率變異性非常小，但基本上均高於設計階段有限元數值分析的結果，且最大差別可達20%，而識別的阻尼比呈現離散性，且與已有研究的結論不同，識別的阻尼比和振動幅值不存在統計相關性；（5）.在風場和結構參數基本一致的情況下，實測結果和風洞試驗結果具有良好的一致性，這說明風洞試驗的可靠性；（6）. 提出了用於超高層建築模型抗風試驗的高頻底座力天平的動力校準方法；（7）. 總結建築外形對超高層建築橫風向效應的影響的基本規律，提出超高層建築橫風向氣動力的控制策略及其適用性條件；（8）. 提出反映建築並列布置時側立面最大峰值風壓干擾因子隨並列間距變化的高精度回歸關係式。 迄今為止發表論文11篇。