【摘 要】
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近年来,随着经济的发展和科技的进步,越来越多的高楼大厦拔地而起,虽然这些高层乃至超高层建筑的出现彰显了现代化城市发展水平,提高了土地资源的利用率,但是结构高度的增加势必会带来一些其他问题。如建筑高度越高,结构就会变得越柔,风荷载就会成为主要的控制荷载,而超高层建筑对风荷载作用十分敏感,在风荷载作用下会产生较大的振动响应,使得建筑中居住者或者办公人员感到不适。针对以上问题本文基于深圳太子湾250m高
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近年来,随着经济的发展和科技的进步,越来越多的高楼大厦拔地而起,虽然这些高层乃至超高层建筑的出现彰显了现代化城市发展水平,提高了土地资源的利用率,但是结构高度的增加势必会带来一些其他问题。如建筑高度越高,结构就会变得越柔,风荷载就会成为主要的控制荷载,而超高层建筑对风荷载作用十分敏感,在风荷载作用下会产生较大的振动响应,使得建筑中居住者或者办公人员感到不适。针对以上问题本文基于深圳太子湾250m高的住宅项目采用变阻尼TMD-黏滞阻尼器混合控制来降低风致结构的振动响应,并对该结构减振前后的舒适度可靠度进行研究。具体研究内容如下:1、整理并归纳高层建筑风振舒适度的研究背景,综合比较分析国内外风振舒适度评价标准。2、对变阻尼TMD系统基本原理进行介绍,建立串联多自由度下超高层结构的简化模型,基于简化模型推导出风荷载作用下超高层结构振动方程、变阻尼TMD-超高层结构系统下的振动方程以及变阻尼TMD和黏滞流体阻尼器与超高层结构耦合下的振动方程,并利用MATLAB编程求解。3、以深圳太子湾DY03-07住宅项目为例,建立简化模型并进行验证,根据风洞试验数据求得风荷载时程,并对该简化模型进行设置变阻尼TMD前后风致响应计算及TMD系统参数优化分析。计算结果表明10年重现期风荷载作用下,TMD与结构的频率比为0.98,阻尼比为15%时TMD的风振加速度减振效果最优;100年重现期风荷载作用下,当变阻尼TMD的大阻尼系数是小阻尼系数的6倍时,TMD与结构顶层相对位移为825mm,小于1000mm的限值要求。4、分别计算布置变阻尼TMD和变阻尼TMD-黏滞阻尼器两种方案下风致振动响应,并对其计算结果进行分析。分析结果表明10年重现期风荷载作用下,只布置变阻尼TMD时,结构顶层加速度为0.161m/s~2,不满足0.15m/s~2限值,而布置变阻尼TMD-黏滞阻尼器时,结构顶层加速度为0.143m/s~2,满足0.15m/s~2限值;100年重现期风荷载作用下,两种方案TMD与结构顶层相对位移分别为825mm和806mm,均满足1000mm的限值要求。综合以上分析,变阻尼TMD-黏滞阻尼器的风振控制方案减振效果更佳。最后提出该项目变阻尼TMD的技术方案,根据风振响应控制计算结果对TMD的主要技术指标进行计算并提出设计方案。5、基于von Karman谱采用谐波合成法拟合出该结构顶层高度处的顺风向和横风向风速时程,计算出模拟谱,并与目标谱进行比较,分析表明模拟谱与目标谱吻合较好;根据首次超越概率选取随机变量,利用ETABS 2015对结构布置TMD-黏滞阻尼器前后进行时程分析,得出结构顶层顺风向、横风向最大加速度,再根据响应面法求出TMD系统出现疲劳前后的结构顶层顺风向和横风向加速度功能函数,采用Monte Carlo法计算两种状况下结构在10年重现期风荷载作用下舒适度可靠度。计算结果表明,10年重现期下,布置TMD-黏滞阻尼器能够明显改善结构风振舒适度可靠度,并且在TMD出现疲劳时,结构的风振舒适度可靠度并未明显受到影响。
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