考虑湍流积分尺度影响的超高层建筑精细化抗风设计方法的多尺度研究

基本信息
批准号:51878271
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李永贵
学科分类:
依托单位:湖南科技大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:谢献忠,李毅,陈宁,李茂杰,张明月,刘思嘉,肖翅翔,马进骁
关键词:
风洞试验超高层建筑湍流积分尺度建筑抗风现场实测
结项摘要

In recent years, a large number of super tall buildings have been built in our country. Reasonable accurate determination of wind effects on such structures is the most important issue at the structural design stage. The turbulence integral scale has been shown to be large variable range in the existing literature. Its effect on structural wind effects can not be ignored. However, research on this issue of super tall buildings is very less. In this project, multi-scale investigation methods including field measurement, wind tunnel test and numerical simulation are adopted to study the turbulence integral scale effect on the flow field characteristics, wind pressure distribution, wind force and wind-induced responses of rectangular super tall buildings, which are located at the strong or typhoon area. The calculation method for the turbulence integral scale will be comparatively optimized. Based on the wind flow field measurement results, the engineering calculating model and the corresponding quantitative index for the turbulence integral scale will be proposed. The turbulence integral scale effects on flow field characteristics around super tall buildings will be studied. The variation of wind loads and wind-induced responses acting on tall buildings will be analyzed in detail. The scientific problems including non-Gaussian probabilistic models of fluctuating wind pressure and power spectrum models of fluctuating wind forces will be solved. Moreover, the corresponding mathematical models containing turbulence integral scale influence coefficient for extreme wind pressure and equivalent static wind loads of super tall buildings will be established. This research is useful for recognition of the mechanism of turbulence integral scale on the effects of super tall buildings and aims to provide reference for refined wind-resistant design of super tall buildings and relevant research.

近年来,我国兴建了大量超高层建筑,准确合理地确定风效应是其结构设计面临的首要问题;研究表明湍流积分尺度变化范围大,对结构风效应有不可忽略的影响,但针对超高层建筑结构的相关研究甚少。本项目以位于强/台风地区的某高260m方形截面超高层建筑为主要研究对象,综合采用现场实测、风洞试验和数值模拟方法,对湍流积分尺度影响下的超高层建筑流场特性、风压特性、风力特性和风振响应等进行多尺度研究。对比优化湍流积分尺度计算方法,基于实测风场结果提出湍流积分尺度的工程计算模型和量化指标;研究湍流积分尺度对超高层建筑流场的影响机理,分析超高层建筑风荷载和风振响应的变化规律,解决非高斯脉动风压概率模型和脉动风力功率谱模型等科学问题,分别建立考虑湍流积分尺度影响的超高层建筑极值风压和等效静力风荷载的数学模型。本研究有助于理解湍流对超高层建筑的作用机理,研究成果将为超高层建筑精细化抗风设计和相关研究提供有用的参考。

项目摘要

湍流积分尺度变化范围大,对结构风效应有不可忽略的影响,但针对超高层建筑结构的相关研究甚少。本项目以位于台风多发区的339m超高层建筑为现场实测对象,建立了同步监测系统,实时监测强/台风作用下超高层建筑的风场和表面风压。调试了湍流强度和湍流积分尺度单独变化的系列风场,开展了系列风洞测压实验。采用现场实测和风洞试验相结合的方法研究了湍流特性影响下的超高层建筑流场特性、风压特性、风力特性和风振响应。研究成果将解决一些超高层建筑抗风所涉及的科学问题,为超高层建筑抗风精细化设计提供参考。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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