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第３４卷第１期２０１４年２月防灾减灾工程学报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．３４Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１４超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟＊徐 枫１，陈文礼２，肖仪清１，段忠东１，欧进萍２，３（１．哈尔滨工业大学深圳研究生院土木与环境工程学院，广东深圳５１８０５５；２．哈尔滨工业大学土木工程学院，哈尔滨１５００９０；３．大连理工大学土木工程学院，辽宁大连１１６０２４）摘要：通过采用现场实测和数值模拟方法，对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。
在建筑物顶部布置结构振动监测系统，对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量，分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。
以实测动力特性为基础，建立超高层建筑的等效气动弹性模型，采用平均风剖面入口，联合ＡＮＳＹＳ和ＣＦＸ对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟，得到不同顶部风速下，建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。
将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析，表明该方法模拟流固耦合振动是可行的，并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。
关键词：超高层建筑；风致振动；流固耦合；数值模拟；现场实测中图分类号：ＴＵ３１１．３；Ｏ３５１．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－２１３２（２０１４）０１－００５１－０７Ｆｉｅｌｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ＢｕｉｌｄｉｎｇＸＵ Ｆｅｎｇ１，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ－ｌｉ ２，ＸＩＡＯ Ｙｉ－ｑｉｎｇ１，ＤＵＡＮ Ｚｈｏｎｇ－ｄｏｎｇ１，ＯＵ Ｊｉｎ－ｐｉｎｇ２，３（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００９０，Ｃｈｉｎａ；３．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａ－ｔｉｏｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍｓ ｍｏｕｎｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ，ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｎｄｅｒ ｎｏｒｍａｌ ｗｉｎｄ ａｎｄ Ｎｏ．１２ｔｙｐｈｏｏｎ ｉｎ ２００８．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄｙ－ｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ａｅｒｏ－ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓ ｅｓｔａｂ－ｌｉｓｈｅｄ．Ｐｒｏｇｒａｍ ＡＮＳＹＳ ｗａｓ ｕｓｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ＣＦＸ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｕｉｄ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ（ＦＳＩ）ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｔｈｅ ｉｎｌｅｔ ｂｏｕｎｄａｒｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆ ｔｈｅ ｍｅａｎ ｗｉｎｄ ｐｒｏｆｉｌｅ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｉｅｓ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ ｆｏｒｃｅｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ，ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｖｏｒｔｅｘ ｓｈｅｄｄｉｎｇ ｍｏｄｅ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｎｄｓｐｅｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏｐ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｔｏｐ ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈ－ｏｄ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ＦＳＩ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒｗｉｎｄ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｍｆｏｒｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｃｔｕａｌ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ ｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍ－ｕｌａｔｉｏｎ；ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＊收稿日期：２０１３－０３－１０；修回日期：２０１３－０７－０６基金项目：国家自然科学基金项目（５１００８１０３）、国家自然科学基金重大研究计划重点项目（９０８１５０３０）资助作者简介：徐 枫（１９８０－），男，讲师，博士。
高层建筑（上海金茂大厦）结构体系分析土木1301班班玄威U201315###我国对高层建筑的定义：中国自2005年起规定超过10层的住宅建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑。
（一）高层建筑结构设计原则1.钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，做到安全适用、技术先进、经济合理，并积极采用新技术、新工艺和新材料。
2.高层建筑结构设计应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。
在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。
（二）高层建筑结构体系及适用范围目前国内的高层建筑基本上采用钢筋混凝土结构。
其结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。
工程概况：金茂大厦位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，工程占地面积2．3万m2，地下三层、地上八十八层，建筑面积约29万m2，金茂大厦建筑总高度为420．5m金茂大厦是融办公、商务、宾馆等多功能为一体的智能化高档楼宇，第3-50层为可容纳10000多人同时办公的、宽敞明亮的无柱空间；第51-52层为机电设备层。
第53-87层为世界上最高的超五星级金茂凯悦大酒店，其中第56层至塔顶层的核心筒内是一个直径27米,阳光可透过下班折射进来的净空高达142米的空中中庭。
环绕中庭四周的是大小不等,风格各异的555间客房和各式中西餐厅等,第86层为企业家俱乐部；第87层为空中餐厅；距地面341米的第88层为国内迄今最高的观光层,可容纳1000多名游客,两部速度为9.1米/秒的高速电梯用45秒将观光宾客从地下室1层直接送达观光层,环顾四周，极目眺望，上海新貌尽收眼底。
裙楼部分有6层，内设大小宴会厅、百货商场和休闲娱乐等；6万m2的三层地下室内设有各类大型机电设备、服务设备、地下停车库和食街。
整幢大楼如一座综合性的小区。
其总投资约45亿人民币。
上海金茂大厦位于长江下游冲积平原处，那不是容易建造超高层建筑的地方，该处的土质条件极差，以至于建在浅基础上的许多建筑最大沉降可达到254mm；永久的地下水位是地面下1m之内。
超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究超高层建筑是现代城市的标志性建筑之一，然而，随着建筑高度的增加，其在强风环境下存在严重的风振问题。
风振现象不仅会导致超高层建筑剧烈的摇摆，甚至可能引发结构破坏和安全隐患。
因此，研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术具有重要的工程应用价值。
首先，针对超高层建筑结构风振问题的研究，需要进行风洞试验和数值模拟分析。
风洞试验可以通过模拟真实的风场环境，获取结构在风力作用下的响应。
通过风洞试验可以确定结构的风荷载分布及其对结构的力学性能的影响。
同时，数值模拟分析也是研究超高层建筑结构风振响应的重要手段。
基于ANSYS等有限元软件，可以对超高层建筑进行模拟，预测结构的风振响应。
其次，为了减小超高层建筑的风振响应，需采取有效的抑制技术。
目前，常用的抑制技术主要包括被动控制、主动控制和半主动控制。
被动控制技术是通过优化结构的刚度和阻尼特性，减小结构对风荷载的响应。
常见的被动控制技术包括质量调节、增加剪力墙等。
主动控制技术则是通过使用传感器和执行器，对结构进行实时监测和调节，以抑制结构的振动。
而半主动控制技术则是被动和主动控制的结合，兼具两者的优点。
在具体研究超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术的过程中，需要考虑多方面的因素。
首先，要充分地了解超高层建筑的结构特点和风动力学特性。
超高层建筑的结构比较复杂，一般由钢结构和混凝土结构组成。
其风动力学特性则受到结构形态和风洞效应的影响。
因此，在进行风振响应分析时，需要综合考虑这些因素，并建立准确的数学模型。
此外，对于超高层建筑的风振响应抑制技术研究，还需考虑经济性和可行性。
抑制技术的实施会增加工程的投资成本，因此，需要权衡抑制效果与成本。
同时，超高层建筑已经建成，抑制技术的实施需要考虑施工的可行性和结构的可操作性。
因此，在研究过程中还需要充分考虑这些实际问题，并提出合理的解决方案。
总结而言，超高层建筑结构风振响应分析与抑制技术研究是一个复杂且具有挑战性的课题。
上海环球金融中心大厦振动控制及现场实测分析
吕西林;李培振;郭献群;施卫星;刘捷
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2009(025)004
【摘要】上海环球金融中心大厦是目前已建成的国内最高的超高层建筑,结构高度492 m.为了提高建筑物在风振情况下的舒适度,在该建筑的第90层设置了2台阻尼装置,用以控制结构在风振时的加速度反应.介绍了阻尼装置的主要动力参数,结构分析的主要结果,以及现场阻尼装置开启和关闭实验的主要测试结果.结构分析和现场实验结果表明,本工程中安装的阻尼装置达到了预期的效果:将整体结构的阻尼比提高到8倍左右;将结构的风振效应减小到60%以下.
【总页数】8页(P63-70)
【作者】吕西林;李培振;郭献群;施卫星;刘捷
【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU3
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超高层建筑的风振与地震响应分析随着城市化进程的不断加速，超高层建筑的兴起成为现代城市的一道亮丽风景线。
然而，由于其高度和结构特点，超高层建筑在面临风振和地震的时候存在一定的风险。
因此，进行针对性的风振与地震响应分析显得十分必要。
一、风振分析1.风振现象超高层建筑受到风力作用时，会产生风振现象。
当风通过建筑物引起周围气流幅度的波动时，会导致建筑物产生共振，进而引起建筑物的摇晃现象。
2.风振原因风振是由于风对建筑物的作用力引起的。
一方面是由于风对建筑物的外表面产生的压力差，另一方面则是由于建筑物自身的气动力引起的。
3.风振测量为了对超高层建筑的风振进行分析，一种常用的方法是通过安装风力测量仪器进行实时监测。
风力测量仪器可以记录下风的方向、风速和风力周期等数据，有助于建筑师了解到风对建筑物的影响。
4.风振抑制为了减少超高层建筑的风振，可以采取一系列的措施，如增加建筑物的整体刚度、合理设计建筑物外形，或者采用风洞试验等方法。
二、地震响应分析1.地震现象地震是地壳发生剧烈震动的自然现象。
当地震发生时，超高层建筑会受到地震波的作用，并产生相应的响应。
2.地震原因地震是由地壳运动引起的，可以分为板块运动引起的地震和火山地震两种。
超高层建筑所在地的地壳活动程度，决定了其面临地震风险的大小。
3.地震分析方法为了对超高层建筑的地震响应进行分析，可以采用有限元方法。
该方法可以把建筑物分为很多小块，通过计算每个小块的振动特性，并将其耦合起来，从而得到整个建筑物的地震响应。
4.地震设计超高层建筑在设计的时候，需要考虑到地震的影响，因此需要进行地震设计。
地震设计包括选择合适的地震烈度、确定地震力的作用方向和大小、设计合理的抗震结构等等。
结语超高层建筑的风振与地震响应分析是对其结构稳定性和安全性进行评估的重要手段。
通过对风振和地震的分析，可以发现并解决存在的问题，确保超高层建筑在面对自然灾害时能够安全稳定。
因此，在超高层建筑的规划和设计过程中，应该重视风振与地震响应分析的重要性，并采取相应的措施保障建筑物的安全。
高层建筑的风振响应分析随着城市化进程的加速，高层建筑的数量不断增长，人们的居住和工作条件得到了大幅提升。
然而，高层建筑面对的风险问题也日益凸显。
其中，风振问题是高层建筑中最为普遍和重要的问题之一。
风振产生的噪音、震动和摆动会影响到建筑物结构安全和使用舒适性。
因此，需要对高层建筑的风振响应进行分析和预测，以保证建筑物的安全性、稳定性和舒适性。
一、风场特征高层建筑风振响应的特征与气象、地形和建筑物本身特征有关。
首先，气象因素会对风场的形式和能量分布产生影响。
气象因素可以分为静态和动态两类。
静态气象因素包括气温、湿度、气压等，这些因素对风场的形式和大小影响有限。
动态气象因素主要包括风速、风向、风向频率分布等。
由于风速和风向动态变化，导致风场的空间分布和大小变化，对高层建筑风振响应产生影响。
其次，地形的高度、坡度等地形特点对风场的形态和空间分布产生影响。
由于地形的起伏和坡度，使得风场的大小、速度和方向有所变化。
在城市建设中，建筑物的密集和高度差异也会对风场的形态产生影响。
建筑物之间的流场介于平稳和紊流之间，具有局部涡旋形成的特点，使得风场的大小和方向变化更为复杂。
最后，建筑物本身的特性会对风场产生反射、折射、扭曲和干涉等影响，从而使得风场的大小和方向发生改变。
随着建筑物高度的增加，建筑物本身的增大、缩小、侵入和曲线等特性越发明显，对风场的影响越来越重要。
二、风振响应特征所谓的风振响应是指建筑物在风作用下所发生的振动现象。
一般来说，建筑物在风作用下的振幅会随建筑物高度增加而增加，振动频率也会随建筑物高度增加而升高。
此外，建筑物的诸如刚度、质量等特性与风场的结构、强度等因素也会对建筑物的振动响应特性产生影响。
振幅和频率是评价建筑物风振响应影响的重要指标。
建筑物在风作用下的振幅主要指建筑物振动的物理数量，是建筑物振动的量值；频率是指建筑物振动发生的速率，衡量振动的快慢。
因此，振幅和频率大小的评估可以直接影响到建筑物的结构安全和使用舒适性。
高耸结构物中的风振响应分析方法近年来，随着城市化的不断发展和人们对高耸结构物的需求增加，高耸结构物的数量也显著增加。
然而，由于高耸结构物所处的空气动力环境非常复杂，其面临的风振问题也日益凸显。
因此，对高耸结构物的风振响应进行准确的分析和预测变得非常重要。
在高耸结构物的风振问题研究中，一种常用的方法是基于CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）模拟的风场数据进行数值分析。
通过建立几何模型和边界条件，并利用数值方法求解相关方程，可以模拟风场中的气流运动，进而得到高耸结构物所受到的风荷载。
然而，CFD模拟方法也存在一些不足之处。
首先，CFD模拟需要耗费大量的计算资源，模拟一个高耸结构物的风场可能需要几天甚至几周的时间。
其次，CFD 模拟的结果对参数设置和网格划分非常敏感，不同的参数设置和网格划分可能导致不同的模拟结果。
最后，CFD模拟只能得到某一时刻的风荷载情况，并无法全面考虑不同时间尺度上的风荷载变化。
为了克服CFD模拟方法的不足，研究人员提出了一种基于风洞试验的风振响应分析方法。
风洞试验是通过在实验室内建立一个可以模拟真实风场的风洞来对高耸结构物的风振响应进行测试。
通过在风洞中放置缩比模型，可以使得实际结构物所受到的风荷载与模型所受到的风荷载相似，从而准确测量结构物的风振响应。
风洞试验能够较为准确地模拟高耸结构物在不同气流条件下的风振响应，但其也存在一些限制。
首先，风洞试验需要昂贵的建设和维护成本，对于大型高耸结构物来说可能无法进行风洞试验。
其次，风洞试验的结果往往只能得到特定风速下的风振响应，无法得到整个风速范围内的风振情况。
最后，风洞试验的时间和空间尺度受到限制，无法模拟长时间和大尺度的风荷载作用。
除了CFD模拟和风洞试验之外，还有一种基于结构物响应监测的风振分析方法。
这种方法通过在结构物上设置振动传感器，实时测量结构物的振动响应数据，并通过信号处理和频域分析等手段进行数据处理，得到高耸结构物的风振特性。
超高层模块化建筑施工中的风振响应与控制分析随着城市化进程的加快和人口增长，越来越多的超高层建筑被兴建起来。
超高层建筑由于其高度和结构特点，容易受到外界风力的影响。
特别是在施工阶段，模块化建筑在吊装和组装过程中更容易受到风振效应的影响。
因此，在超高层模块化建筑施工中，对于风振响应的分析与控制具有重要意义。
一、风振现象对超高层模块化建筑施工的影响1. 施工期间的安全在超高层模块化建筑的吊装和组装过程中，如果遇到大风天气，在没有采取适当措施之前施工是非常危险的。
大风不仅会影响工人的操作安全，还可能导致吊装设备失稳或者堆放材料被吹散。
2. 结构稳定性超高层数住宅楼房通常采用了较轻量且柔韧性良好的材料进行构造，这样容易在风力的作用下发生振动。
长时间频繁的风振可能导致楼体结构疲劳，甚至引发崩塌事故。
二、风振响应分析方法1. 数值模拟方法数值模拟方法是目前较为常用的风振响应分析手段之一。
通过建立超高层模块化建筑的有限元或计算流体动力学模型，可以对其在特定风速下的结构响应进行仿真计算。
该方法能够反映建筑结构和环境因素之间的相互影响，从而更好地了解超高层建筑在不同条件下的振动性能。
2. 实测方法实测方法是通过安装传感器和数据采集设备来直接观测超高层模块化建筑在不同条件下的实际振动情况。
通过采集得到的数据，可以对超高层建筑吊装施工中存在的风振问题进行有效评估和分析，并为制定合理控制方案提供依据。
三、风振控制技术1. 动态调整结构刚度通过调整结构刚度，改变超高层模块化建筑受力和振动特性，可以有效减小风振响应。
例如，在施工过程中采用可调节刚度的支撑结构或采用柔性连接方式，可以使建筑更具柔韧性，从而减小振动。
2. 使用风阻板或吸振器在超高层模块化建筑上安装风阻板或吸振器，可以调整细触体的共振频率，从而减小风力对建筑物的作用。
这些辅助设备能够通过吸收或分散风力产生的能量来控制振动。
3. 优化结构设计在超高层模块化建筑设计阶段，采用合理的结构形式和材料选择，能够改善其抗风性能，并降低风力对建筑物的影响。
高层建筑风振响应分析与控制研究引言在现代城市的发展中，高层建筑已成为城市景观的一部分。
然而，高层建筑在面临强风的情况下可能出现风振问题，对建筑结构的稳定性和人员生命安全带来威胁。
因此，高层建筑风振响应分析与控制研究变得至关重要。
1. 高层建筑风振现象高层建筑的结构相比于传统建筑更加灵活，在面对风力时容易产生振动现象。
这主要归因于风作用在建筑物上所产生的涡流及压力变化。
当风速超过一定阈值时，建筑结构开始出现共振现象，振幅逐渐增大，进而影响建筑的安全性和舒适性。
2. 高层建筑风振响应分析方法为了研究高层建筑的风振响应，需要进行风洞试验和数值模拟。
风洞试验能够模拟不同风速和风向条件下的风场，以获取风作用下的建筑振动响应数据。
同时，数值模拟方法如计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）也成为研究的重要手段。
3. 高层建筑风振控制技术为了减轻高层建筑的风振响应，研究者们提出了一系列控制技术。
其中一种是主动控制技术，通过在结构上设置反馈控制系统，动态地修正结构的响应。
另一种是被动控制技术，通过在结构上设置阻尼器、质量调整器等装置，改变结构的固有特性，从而减小振动幅度。
此外，还有一些其他的技术，如涂层减振、断层结构等，也在一定程度上缓解了高层建筑的风振问题。
4. 实例分析及案例研究以某个高层建筑为例，对其进行风振响应分析和控制研究。
通过在风洞中进行试验，获取了建筑在不同风速下的振动数据。
同时，通过有限元分析，分析了建筑结构的固有频率和模态振型。
在此基础上，设计了一种主动控制系统，通过调整反馈参数，使建筑的振动响应受到有效控制。
进一步，对比了不同风振控制技术的效果，评估了各种技术的优缺点。
结论高层建筑风振响应的研究和控制对于保障建筑结构的安全和居民的生命安全具有重要意义。
通过风洞试验和数值模拟分析，可以全面了解风作用下建筑结构的振动响应。
在此基础上，采用主动或被动的控制技术，可以有效减小高层建筑的风振响应，提高其在强风环境下的稳定性和舒适性。
七、高层建筑（高耸结构）的顺风向和横风向振动I. 概述顺风向和横风向顺风向---抖振机制横风向---机制复杂（高层建筑：紊流+ 尾流+ 气动弹性）研究方法顺风向：(1) 平均风压（整体型系数）----准定常风力----随机振动方法计算---振动响应(2) 同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不能应用于格构式高耸结构）(3) 高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算(4) 气动弹性模型试验----直接获得振动响应横风向：(1) 同步测压----脉动风力分布---随机振动方法计算---振动响应（不能应用于格构式高耸结构）(2) 高频动态测力天平---一阶广义风荷载---振动响应计算(3) 气动弹性模型试验----直接获得和振动响应II、高层建筑风压分布特性2．1 概述表面脉动风压测量试验是高层建筑抗风研究的基本方法之一。
和另一常用方法---高频动态测力方法相比，该方法虽然复杂些，但可获得建筑物风荷载的时空分布特征，而认识风荷载的时空分布特性对建筑抗风研究是非常重要的。
根据10个典型超高层建筑模型的风洞试验结果，分析建筑物的风压分布特性2.2 风洞试验概况（1）风场模拟采用尖塔＋粗糙元来模拟B、D类风场。
图1给出了两类风场平均风速和紊流度剖面。
平均风速剖面与规范中的B、D类风场结果吻合。
在模型顶部高度(0.6m)，B、D类风场纵向紊流度分别为7.5%和14%，也符合要求。
一般认为横风向紊流度是顺风向紊流度的75％~88％，本试验模拟结果基本与此吻合。
顺风向风谱与Davenport 谱吻合很好。
横风向脉动风功率谱目前缺乏公认的理论表达式，只能据测量结果来分析。
图2给出了60cm 高度处，B 类风场中的顺风向和横风向风速谱。
模拟得到的0.4m 处的B 、D 类风场紊流积分尺度分别0.41和0.49m ，相当于实际中200m 高度处的205、245m ，与经验公式[9] 的计算结果(270m, 210m)相近。
高耸结构风振响应和振动控制的数值模拟摘要：由于高耸结构高度大，刚性柔，阻尼小等特点，使得风荷载成为其控制荷载。
为了满足高耸结构的观光，通信和电力传输等需要，有必要对结构的风致振动进行控制。
以某电视塔为例，建立其三维有限元几何模型，并计算其动力特性。
基于谐波叠加法模拟的脉动风速时程样本，在时域内计算了结构顺风向的动力响应。
根据结构自身特点布置了多个调频质量阻尼器(MTMD)控制装置并进行了参数优化，同时计算了考虑结构在MTMD控制下的动力响应，最后对控制效果进行评估。
数值计算表明，采用MTMD装置可有效降低结构的动力响应。
关键词：高耸结构；风振响应；振动控制；数值模拟中图分类号：文献标识码：The Numerical Simulation of Wind-induced Vibration and The Vibration Control ofThe High-rise StructureAbstract:Because high-rise structures are commonly high and comparatively flexible with low damping,wind load is the dominant load on these structures.In order to satisfy the requirements of sightseeing, communications and power transmission,it is necessary to control the wind-induced vibration. Three-dimensional finite element model of a TV tower is established and its dynamic characteristic is calculated.Dynamic response is then computed in the time domain based on the simulated wind load time series by the harmonic superposition method.A layout of multiple tuned mass dampers(MTMD) is designed according to the feature of the structure and a parameter optimization of MTMD is performed. Then wind-induced response of the structure is studied under the control of MTMD and the control efficiency is evaluated. The results show that the response of structure is decreased under the control of MTMD.Keywords:High-rise structure; Wind-induced response; Vibration control; Numerical Simulation高耸结构是一种特殊的结构形式，具有高度高，刚度柔，阻尼小，外形细长等特点，广泛应用于广播电视、电力和通信等领域。
高层建筑的风振分析与控制在现代城市的天际线中，高层建筑如林立的巨人般引人注目。
然而，这些高耸的建筑在面对自然界的风力作用时，面临着严峻的挑战。
风振现象可能导致结构的损坏、使用者的不适，甚至威胁到建筑的安全性。
因此，对高层建筑进行风振分析与控制是至关重要的。
风对于高层建筑的影响是多方面的。
首先，风会在建筑表面产生压力分布的不均匀，从而导致水平方向的力和扭矩。
这种水平力可能引起建筑的整体晃动，尤其是在强风条件下。
其次，风的脉动特性会激发建筑的振动，类似于风吹过琴弦产生的振动。
如果这种振动的频率与建筑的固有频率接近，就会发生共振现象，使振动幅度急剧增大。
为了准确分析高层建筑的风振特性，工程师们采用了多种方法和技术。
风洞试验是其中一种常用且有效的手段。
在风洞中，可以模拟不同风速和风向条件下的风场，将缩小比例的建筑模型放置其中，通过测量模型表面的压力和模型的响应来获取风振相关的数据。
计算流体动力学（CFD）也是一种重要的分析方法，它通过数值模拟来计算风场和建筑表面的相互作用。
此外，基于结构动力学的理论分析方法，可以建立建筑的数学模型，计算其固有频率、振型和响应等。
在风振分析中，建筑的外形和结构形式对风振特性有着显著的影响。
流线型的建筑外形通常能够减少风的阻力和压力差，从而降低风振响应。
例如，一些现代化的高层建筑采用了逐渐收分的外形或者带有弧形边缘的设计。
结构的刚度和质量分布也会影响固有频率和振型，从而改变风振的响应特性。
增加结构的刚度，如使用更强大的梁柱体系或增加剪力墙，可以提高建筑抵抗风振的能力。
当分析出高层建筑可能存在较大的风振风险时，就需要采取相应的控制措施。
一种常见的方法是增加结构的阻尼。
阻尼可以消耗振动能量，减小振动的幅度。
通过在结构中安装阻尼器，如粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）或调谐液体阻尼器（TLD）等，可以有效地控制风振响应。
以 TMD 为例，它通常由质量块、弹簧和阻尼器组成，其固有频率被调整到接近建筑的主要振动频率，当建筑发生振动时，TMD 产生相反的力来抵消振动。
金茂大厦风致振动的实验研究顾 明 周 印 张 锋 项海帆(同济大学土木工程防灾国家重点实验室 上海,200002)江欢成(华东建筑设计研究院 上海,200092)摘要 在同济大学T J-2边界层风洞中对总高为420.5m 上海金茂大厦的模型进行了高频动态天平测力模型试验和多自由度气动弹性模型试验,根据试验结果及计算得到了该塔楼在风作用下的动力响应,以及风向、地貌和周边建筑的干扰等条件对结构风振响应的影响,将主要结果和加拿大西安大略大学边界层风洞的主要试验结果进行了对比,两者在工程精度范围内吻合较好。
关键词:超高层建筑;结构振动;风洞实验;多自由度气动弹性模型中图分类号:T U 1;T U 311.3引 言目前多数超高层建筑的抗风设计都突破了规范的限制。
对于规范所不能包含的建筑物的抗风特性研究,通常采用风洞试验方法。
高频测力天平模型试验方法是目前应用非常广泛的一种方法[1～2]。
其优点是试验简单,便于工程应用,而其不足之处是只能适用于一阶振型为线性(即一阶振型为直线型)或近似线性的结构,且不能计入气动弹性效应[3]。
但对一般的高层建筑物,振型的非线性和气动阻尼并不严重,所以,一般而言,这一方法有较高工程精度。
气动弹性模型主要包括单自由度气动弹性模型和多自由度气动弹性模型。
前者为弹性支撑上的刚体模型,只能模拟结构几个方向的基阶频率和线性振型;后者可模拟结构多阶频率和实际振型,试验结果更为可信,但模型设计、制作难度远远大于前者[4]。
高层建筑的多自由度气动弹性模型的风洞试验国外也较少进行。
金茂大厦的高度目前属国内第一,世界第三,是一幢典型的风荷载控制的超高层建筑。
为了全面研究金茂大厦这一超高层建筑的风振特性,作者设计、制作了这一建筑的高频动态测力天平模型和多自由度气动弹性模型,并在同济大学T J -2边界层风洞中对其进行了试验。
通过分析获得了其动力风荷载、风振响应等。
本文介绍主要结果。
1 模型系统及试验概况1.1 高频动态测力天平试验模型系统 高频动态测力天平由作者自行研制。
上海中心大厦抗震性能分析和振动台试验研究共3篇上海中心大厦抗震性能分析和振动台试验研究1上海中心大厦作为高层建筑中的代表之一，其结构体系和材料应该具备较好的抗震性能。
本次分析将从建筑的结构体系、整体设计以及振动台试验等方面出发，对建筑的抗震性能进行探讨。
一、结构体系上海中心大厦采用的结构体系为双塔不对称双核蜗壳结构，整座建筑呈现出很强的外观感官和垂直特点。
结构体系主要由两座高达632米和492米的塔楼和中间的裙楼组成，塔楼之间存在40米的空桥。
巨大的高度和不对称的双核结构，为建筑物的抗震性能提出了更高的要求。
该结构体系有效的避免了较大面积的地震破坏。
此外，上海中心大厦的结构体系融合了众多革新性考量，该设计减少了结构的重量，并将重量有效地分布到各种不同的支撑架构中，极大地降低了水平荷载对于建筑的影响。
此外，上海中心大厦采取了多重防护措施，如采用倒向置换技术，可使建筑在地震时出现倾斜而又能回落到原始水平位置。
而在地震后还有辅助钢缆和油压减震控制设备保护整个建筑，从而确保建筑在地震中的安全性。
总体来说，上海中心大厦的结构体系符合了建筑抗震设计的原则，提高了建筑的抗震性能，这也是上海中心大厦能够成为世界上最高的建筑之一的重要因素之一。
二、整体设计上海中心大厦的高度另人瞩目的同时，其为抗震设计做出的细节处理也不容忽视。
建筑采用的双核结构有利于提高建筑对侧向水平力的抵抗能力，并在多种地震波作用下有效防止建筑变形破坏。
此外，建筑采用了多种技术手段以提高建筑的整体抗震性能。
例如，采用合理设计分散楼层布置，采用合理的材料，如钢筋混凝土等，建筑的整体重心分散布置，从而有效地减小地震水平力对建筑的影响。
建筑的抗震性能还受到地基影响的影响。
要确保建筑建立在坚硬的石灰岩上才具有较好的抗震性能。
深入的地基处理方式可以有效降低地震运动对于建筑的影响，以此提升建筑在地震中的表现。
三、振动台试验为了在实际中保证上海中心大厦的抗震性能，建筑在设计之初进行了振动台试验。
台风影响下上海近海风场特性的数值模拟分析徐家良;穆海振【期刊名称】《热带气象学报》【年(卷),期】2009(25)3【摘要】选择近年来影响上海最严重的不同路径台风个例,首先利用TAPM数值模式对出现最大风速过程期间,海岸线的风速变化作了数值模拟计算,然后与海岸测风梯度塔的同步观测数据进行对比,在验证了模式计算结果的准确性和可靠性基础上,对台风影响下上海近海区域最大风速的分布特征、不同高度风速变化规律进行分析评估。
同时采用海上测风平台的观测数据,对近海海面上的湍流强度作了计算。
结果表明:当台风影响上海地区时,上海近海海上的最大风速有较明显的梯度变化;海面上风速随高度变化远比陆上小,各高度层风速如用指数律公式计算,幂指数可取0.09～0.10;海面上的湍流强度亦较小,基本上在0.10以下范围内波动。
【总页数】6页(P281-286)【关键词】应用气象学;大风特性;数值模式;台风;近海;湍流强度【作者】徐家良;穆海振【作者单位】上海市气候中心【正文语种】中文【中图分类】P458.124【相关文献】1."98·04"寒潮影响下的渤海风浪场数值模拟 [J], 郑国诞;赵红军;徐福敏;张淑华2.台湾岛南部西行台风影响福建近海海域风场分布的数值模拟分析 [J], 高珊何小宁凌士兵3.非对称Bogus台风与QuikSCAT风场资料的三维变分同化应用对台风数值模拟影响研究 [J], 王亮;张云;臧增亮;章立标4.非对称Bogus台风与QuikSCAT风场资料的三维变分同化应用对台风数值模拟影响研究 [J], 王亮;张云;臧增亮;章立标5.台风"山竹"影响下的城市风场数值模拟研究 [J], 廖孙策;黄铭枫;楼文娟;林巍;肖志斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
