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复杂高耸结构风洞试验及风振响应研究

禹慧

  高耸结构是一种特殊的结构形式,具有高度高、重量轻、刚度小、外形细长等特点,应用于电力、通讯、广播电视等领域。高耸结构的外形特征决定了风荷载是其控制荷载,随着需求的提高和技术的进步,高耸结构日益向着更高、更轻、更柔的方向发展,使得对风荷载的敏感性进一步增强。随着科学技术的发展,结构的高度不断增加,轻质高强材料被广泛使用,同时出现了大量复杂体型的高层、高耸结构,这对抗风设计带来了新的问题。目前针对高层建筑的风振研究较多,而对于复杂体型的高耸结构风振研究较少,本文结合河南省广播电视发射塔风洞试验,对具有复杂体型的高耸结构三维风荷载以及风振响应,以及设计方法进行了深入的研究。 本文在HFFB试验的基础上,对河南省电视塔的三维风荷载进行了研究,对比分析了不同方向风荷载的特点以及风向对风荷载的影响,在此基础上提出了结构不同高度处的三维风荷载时程的计算方法,最后采用时程分析的方法研究了该结构的三维风振响应。提出了可以考虑三维耦合振型的复杂高耸结构频域分析方法,广义模态力谱仍基于HFFB风洞试验采用振型修正的方法得到,对各阶模态力谱的自谱和互谱特性,以及不同方向的风荷载的模态力谱相关性进行了讨论。并采用CQC组合法分别给出了背景响应分量和共振响应分量的计算方法。并对比分析了风向角、计算振型数目、振型相关性、阻尼比对于结构风振响应的影响。 详细介绍了河南省广播电视塔的气弹模型试验,包括风场的模拟、模型的制作和试验方法。并对试验数据进行处理,得到模型不同高度顺风向、横风向和扭转方向的位移、加速度响应均方根值,并分析了响应均方根值随风速和风向角的变化规律。 本文提出了确定复杂高耸结构的等效设计风荷载的标准方法和简化方法,通过对比分析,本文提出的简化方法既避免了复杂的计算过程,又具有足够的精度。并对峰值系数和振型阻尼比这两个重要参数在设计应用中存在的问题进行了研究。……   
[关键词]:复杂高耸结构;高频动态天平测力试验;三维风荷载;三维风振响应;气弹模型试验;等效设计风荷载
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:同济大学2007年
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