【正文】 ）分析結構阻尼隨變化而變化的規(guī)律，為同類重大土木工程的抗風設計提供一些依據(jù)。通過卓有成效的研究，能對后續(xù)研究產(chǎn)生積極的影響，為本方向的研究積累一些數(shù)據(jù)。最后設置的減振裝置可以考察其減振的效果，對改善結構響應、節(jié)約工程造價具有重要意義。本文對在建的廣州西塔工程項目進行了氣動彈性模型風洞試驗研究，并根據(jù)振動控制理論設置了減振措施。況且，橫風向的幾種激勵相互影響，氣流分離，再附，結構與風的周期性脈動，等等都會顯著地放大結構的動力響應。考慮到一般結構的基階或前幾階響應對結果貢獻很大，也為了模型制作的方便，常常使用剛體模型測壓和力天平試驗。對一些體型稍微復雜的，規(guī)范上建議進行風洞試驗。 試驗工況 錯誤！未定義書簽。 數(shù)據(jù)預處理 錯誤！未定義書簽。 TMD antivibration control。 aerodynamic damping。 aeroelastic model。s device character to achieve its great effect. The result appeared that in 0 angle xdirection (along wind), the acceleration response was decreased. While in 0 angle ydirection (crosswind), for the device changes the structure39。s damage. Its negative influence can be neglected.In the 4th chapter, according to the highrise construction39。s 3rd chapter, we design and manufacture a elastic model based on Guangzhou west tower which is 432m high, 3rd high in china and 6th in the world. The building selects triangle round arc plane and uses core barrel encryption rib column structure. Through a series of acceleration wind tunnel test, use Random Decrement Technology (RDT) and Eigensystem Realization Algorithm (ERA) method to analyze the structure39。s static wind load may play a decisive role. To some irregular structures, because of mutual influence between the structure and wind load, sometimes the dynamic response may be made to enlarge suddenly and cause the structure unstable. This will affect the structure39。 dynamic response in crosswind is usually greater than that in along wind. In projects39。s development、improvement of technology and citylized proceeding, many tall buildings are being constructed rapidly. For the use of new material、new craft and new construction technique， constructions are turning softer and lighter. To this kind of construction, the structure is especially sensitive to wind load. The wind load has bee the extrahigh buildings39。雖然達到一定風速時，會有負的氣動阻尼產(chǎn)生，但這只是短暫的且數(shù)值很小，可以忽略其影響。在00時對x方向（順風向），降低了振動響應；由于減振裝置的安裝使結構的固有特性發(fā)生了改變，使得其對y方向（橫風向）振動響應的控制非常有限，沒有達到預期的效果。通過可調質量塊來改變減振裝置的參數(shù)，使其達到最好的減振結果。通過一系列的加速度風洞試驗，運用隨機減量技術(RDT)結合ERA特征模態(tài)分析法識別出了結構的動力響應參數(shù)。本文根據(jù)在建或已建成的眾多超高層建筑為考慮對象，設計制作了具有一定通用性的方形截面氣動彈性模型。對于一些結構平面不規(guī)則的建筑，由于結構與風之間會相互影響，有時會使結構響應急劇放大而導致結構不穩(wěn)定乃至破壞，影響結構使用和安全。大量實驗表明，超高層建筑的橫風向動力響應通常要比順風向的大。摘要摘要隨著科學技術的進步、社會的發(fā)展和城市化進程的加快，300米以上的高層建筑得到了迅猛地發(fā)展。由使用新材料、新工藝和新的施工技術建造起來的超高層建筑通常是輕質高揉結構，這類建筑對于風環(huán)境特別敏感，風荷載已成為超高層建筑的重要控制荷載。在工程應用中，橫風向的等效靜態(tài)風荷載有時甚至起到了決定性的作用。因此，需要對一些超高層建筑進行氣動彈性效應影響的研究。該模型對應的原型為455m高，寬51米，高寬比為9：1。同時根據(jù)高層建筑結構振動控制原理，設計了倒懸質量塊的減振裝置(TMD)。結果發(fā)現(xiàn)，減振參數(shù)的選取對減振效果起著重要的關系。最后，通過和剛體模型數(shù)據(jù)進行了對比，發(fā)現(xiàn)在正常情況下，結構是很安全的，剛體模型試驗數(shù)據(jù)是可靠的。關鍵詞：風洞實驗；氣彈模型；高層建筑；氣動阻尼；隨機減量技術；TMD減振控制；63AbstractAbstractAlong with society39。 important controlling load.Massive experiments indicate that extrahigh buildings39。 application, the equivalent crosswind39。s use and security. Therefore, we need to do some aerodynamic research about the extrahigh buildings.In this article39。s dynamic response and characteristic parameter. By paring with the rigid body model data, we discover that in normal conditions, the structure is very safe and the rigid body experiment data is reliable. Although at some certain windspeed, it will appear negative aerodynamic damping, it is slight and short, and it will not result in the structure39。s vibration control principle, we design a TMD device. Change the antivibration39。s character and makes the first prime frequency move ahead, the vibration in this direction turns bigger. To some extent, this makes the structure unstable.Key words: wind tunnel test。 tall building。 Random Decrement Technology。目錄目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章 緒論 1 引言 1 超高層建筑抗風試驗概述 1 風的特性 1 風對建筑結構的作用 2 超高層建筑風洞試驗 3 國內外在本方向的研究現(xiàn)狀 5 本文的主要工作 7第2章 風洞實驗技術及試驗方案 9 實驗設備 9 風洞 9 振動測試分析儀器 10 加速度計量設備 11 風速測量設備 11 風場模擬 11 風速剖面 11 湍流度 12 湍流積分尺度 13 脈動風空間相干函數(shù) 13 脈動風速譜 13 C類風場風速模擬 14 實驗模型設計原理 16 工程概述和模型參數(shù)確定 18 工程概述 18 材料和試驗參數(shù) 19 模型尺寸 20第3章 廣州珠江新城西塔氣動彈性效應 28 概述 28 試驗數(shù)據(jù)分析方法與試驗工況 錯誤！未定義書簽。 隨機減量（RDT）原理 錯誤！未定義書簽。 風致加速度響應 31 濾波前后對比 31 加速度隨風速變化 32 10年重現(xiàn)期加速度 33 阻尼識別結果 35 模型總阻尼 35 模型結構阻尼 39 氣動阻尼 41 與剛性模型試驗結果進行對比 42 東塔的干擾效應 43 本章小結 45第4章 廣州西塔模型減振控制的初步研究 46 概述 46 減振原理介紹 46 幾種常見的減振措施 46 TMD可調質量減振原理 48 西塔氣彈模型減振裝置的實現(xiàn) 50 減振實驗結果及分析 51 本章小節(jié) 55第5章 結論和展望 56 本文的工作總結 56 未來研究工作展望 57參考文獻 58致謝 61個人簡歷與發(fā)表論文情況 62第1章 緒論第1章 緒論 引言規(guī)范中對超過一定高度的超高層建筑橫風向風荷載還沒有明細的條文，僅有一些資料文獻[1][2][3]和一些學術研究成果[4]，但大多不具有工程背景。雖然目前通過一些大型商業(yè)軟件，也能對一些超高層建筑進行模擬試算，但對一些重要且結構平面不大規(guī)則的超高建筑仍需進行風洞試驗。雖然通過計算修正，考慮了實際風與結構的影響，但由于超高層建筑總體結構偏柔，僅由剛體模型數(shù)據(jù)進行修正，還不足以完全反映結構與風的作用機理。所以，對一些截面形體不大規(guī)則的超高層建筑，要比較準確地進行響應分析，就需要進行氣動彈性風洞試驗。對氣動彈性模型試驗結果和剛性模型試驗結果進行比較，能檢驗剛體模型實驗的可靠與安全，對容易引起結構破壞的機理進行了試驗研究。本文的實驗結果可以作為荷載復核的依據(jù)，也可作為相近工程的一些參考。本文的工作的意義在于：（1）驗證剛性模型試驗的結果。（3）安裝減振裝置有助于改善使用條件、節(jié)約工程造價。對于城市中的建筑來說，地震和強風是造成損失的主要因素，其中以強風發(fā)生最為頻繁。風是空氣相對于地面的運動。常見的有熱帶氣旋、臺風、颶風、季風和龍卷風等。平均風速剖面是研究風速變化的一種主要方法，常用的主要有對數(shù)律和指數(shù)律兩種：對數(shù)律： (11)式中—大氣底層內高度處的平均風速；—摩擦速度；—卡曼常數(shù)；—地面粗糙長度（m）；—有效高度（m）。指數(shù)律： (12)式中：，—標準參考高度和標準參考高度處的平均風速；，—任一高度處的平均風速；—地面粗糙度指數(shù)。 風對建筑結構的作用風對結構的作用是一個十分復雜的現(xiàn)象，它受到風的自然特性、結構的動力特性及風與結構的相互作用三個方面的制約。當風繞過非流線型結構時，會產(chǎn)生漩渦和流動的分離，產(chǎn)生復雜的作用力。自然界的風可分為異常風和良態(tài)風。為了從本質上把握風對結構作用的各種特點，通常要進行科學的抽象和分析，然后再綜合起來考慮。其次，將結構按其動力性能分成兩類：（A）剛性結構，在風作用下的運動或位移非常微小，可以看作靜止不動；（B）柔性結構，在風作用下的運動或位移比較大，必須作為一個振動體系來考慮。風對結構的作用會使：（1）結構物或結構構件受到過大的風力或不穩(wěn)定；（2）結構物或結構構件產(chǎn)生過大的饒度或變形，外墻、外裝修材料的損壞；（3）由反復的風振作用，引起結構或結構構件的疲勞損壞；（4）氣動彈性的不穩(wěn)定，致使結構物在風運動中產(chǎn)生加劇的氣動力；（5）由于過大的動態(tài)運動，使建筑物的居住者或有關人員產(chǎn)生不舒適感。假定結構物任意高度處橫風向的風效應用表示，而順風向的風效應用表示，則高度處的最大風效應表達式如下： (13)由統(tǒng)計平均法知，湍流速度、壓強都可以分解為平均量和脈動量之和： (14) (15)橫風向的動力響應由3部分組成：渦激振動（此時頻率為旋渦脫落頻率，S為Strouhal數(shù)）、橫風向的脈動分量、結構與風的偶合振動。橫風向脈動分量決定于來流風場的特性。前兩部分與結構本身的動力特性無關，對于相同風場下外形相同的結構，其作用相同。 超高層建筑風洞試驗風洞試驗是在實驗室模擬大氣邊界層風環(huán)境和建筑結構的外形特征及動力特性，再現(xiàn)風對結構的作用過程，在實驗室中考察實際結構的風效應。借助航空學的理論和方法，用風洞實驗作為研究和指導設計的手段早在理論分析方法和數(shù)值方法提出之前就已在使用和發(fā)展。直到六十年代末和七十年代初才出現(xiàn)了現(xiàn)在使用的大氣邊界層風洞。風作用下的高層建筑的運動方程可以寫成（以單自由度體系為例）： (16)式中：分別代表結構的質量、阻尼和剛度，分別為結構的位移、速度和加速度響應，為風場施加給靜止結構的外加風力，為由于結構在風場中運動而由風場附加給結構的自激力。研究高層建筑風致動態(tài)響應的主要困難在于獲取方程(16)右端的外加風力和自激力。這些力具有隨時間和空間變化的特點。風洞試驗要能正確再現(xiàn)結