随着社会城市化的发展,超高层建筑迎来了前所未有的建设高峰。超高层建筑通常轻质高柔,与风荷载的耦合作用明显,因此可能会产生气动负阻尼,从而放大结构风致响应,导致结构发生危险。气弹模型试验方法是研究流固耦合作用的主要方法,可获得精确的结构风致响应。目前,气弹模型试验的研究对象多为高度500m以下的单体方形和矩形截面建筑,而对千米级的多体曲面截面超高层建筑研究较少。此外,气弹模型试验的重点是保证气弹模型与原型结构满足几何相似、来流相似和动力相似。而气弹模型在设计制作过程中,通常很难严格满足上述所有相似条件,从而导致结构风致响应存在误差。本文以某类正三角形布置的四塔连体千米级摩天大楼为研究对象,设计了多自由度气弹模型,并进行风洞试验;基于相似参数的敏感性分析,确定气弹模型风致响应的修正系数,进而对原型风致响应和气弹效应进行分析。本文的主要工作包括以下几个方面:1、气弹模型风洞试验设计基于相似理论,确定气弹模型的几何缩尺比为1/600,频率缩尺比为72.88,风速缩尺比为1/8.23。采用等效结构方法(包括骨架柱+刚性平台+外衣板)设计了气弹模型,确定了骨架柱和刚性平台的材料属性、截面尺寸和位置。采用Hilbert-Huang变换方法识别了气弹模型的模态参数,包括频率、振型和阻尼比,分析了气弹模型的制作误差。2、相似参数敏感性分析在不考虑流固耦合效应的前提下,采用ANSYS软件建立了理想模型,并基于千米级摩天大楼的刚性模型测压试验数据和时程分析法对其进行风致响应分析。以理想模型为基准,分析各单一相似参数(质量、质量惯性矩、骨架柱位置、骨架柱截面、阻尼比)对结构风致响应的敏感度。在此基础上,得到由气弹模型风致响应到理想模型风致响应的修正系数。3、风致响应与气弹效应分析研究了位移和加速度随风向角、来流风速的变化规律,评价了结构的安全性与舒适性。通过位移和内力的等效静力风荷载分析,得到风振系数为1.65。最后,结合涡激共振理论对气动阻尼比、气动刚度等气弹效应现象进行机理分析并得到临界折算风速为7.96。