超高层异型结构长悬臂观景平台风致振动控制研究

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近年来,随着建筑材料和建筑施工技术的不断进步,人们已经不再仅仅满足于建筑物使用功能的需求,同时对建筑物外观形式也愈加重视。为了实现人们对建筑物本身的期许,超高层异形结构已然成为结构设计中的重要组成部分。但是却给结构设计本身带来了巨大的挑战,尤其是超高层不规则结构长悬臂部分的抗震和抗风问题,严重威胁人们的生命财产安全。然而目前对于超高层异形结构的长悬臂部分在风荷载作用下动力响应研究还比较欠缺。为此,开展超高层异型结构的长悬臂观景平台在风荷载作用下的动力响应分析和减振控制研究很有必要。本文以江门市海逸酒店长悬臂观景平台以及肇庆酒店屋面观光悬挑平台为背景,对其在风荷载作用下动力特性及减振控制进行分析。其中海逸酒店长悬臂观景平台项目属于国家自然科学基金《长悬臂强扭转高层建筑风振控制研究》(项目编号:51578434)。论文研究内容和成果如下:(1)本文基于风洞试验,研究了海逸酒店长悬臂观景平台在风荷载作用下的动力特性。首先实测刚性测压模型在8个不同来风方向下表面压力的时程数据,推导得到每一试验点的平均风压系数;由气动弹性模型试验测得8个方向角下长悬臂观景平台动力响应,对比分析得到最不利风向角为0度风向角。(2)基于设计资料建立海逸酒店ANSYS有限元模型,对比分析ANSYS有限元模型和风洞试验模型在风荷载作用下的结构动力响应以及结构自振频率,证明结构ANSYS模型与实际结构符合性较高,能够反映实际结构在风荷载作用下的动力特性。(3)基于结构动力方程,由数值分析确定海逸酒店长悬臂观景平台在最不利风向角下的加速度响应超过了规范规定的竖向舒适度限值,故采用非线性粘滞阻尼器进行振动控制;通过对比不同阻尼系数和不同速度指数的粘滞阻尼器的减振控制效果,从而确定本文非线性粘滞阻尼器的参数以及减振效果。(4)通过ANSYS软件建立肇庆酒店有限元模型,基于线性滤波法,采用自回归模型,考虑空间结构各模拟点的三向相关性,模拟肇庆酒店整楼风荷载,由数值计算确定屋面观光悬挑平台最不利位置超出了规范的舒适度限值要求,选用粘滞阻尼器进行风振控制以满足规范舒适度限值要求。
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