湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)影響的風(fēng)洞試驗研究

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1、學(xué)校代號10532學(xué)號B0901T0026分類號TU973+.213密級公開博士學(xué)位論文湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)影響的風(fēng)洞試驗研究學(xué)位申請人姓名蘇萬林培養(yǎng)單位土木工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱李正農(nóng)教授學(xué)科專業(yè)土木工程研究方向工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計理論論文提交日期2017年12月01日學(xué)校代號：10532學(xué)號：B0901T0026密級：公開湖南大學(xué)博士學(xué)位論文湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)影響的風(fēng)洞試驗研究國家自然科學(xué)基金資助(91215302，51478179，51178180)學(xué)位申請人姓名：蘇萬林導(dǎo)師姓名及職稱：李正農(nóng)教授培養(yǎng)單位：土木工程學(xué)院專業(yè)名稱：土木工程論文提交日期：2017年12月

2、01日論文答辯日期：2017年12月14日答辯委員會主席：梁樞果教授WindTunnelTestsResearchonTurbulenceEffectsofWindActingonTallBuildingsbySUWanlinB.E.(HunanUniversity)2007M.S.(HunanUniversity)2009AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinCivilEngineeringintheGraduateS

3、choolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIZhengnongDecember,2017湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所。取得的研究成果除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研宄做出重要貢獻的個人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：曰期：＞丨７年／２月／ｊ曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定，

4、同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以釆用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文本學(xué)位論文屬于１、。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書２、不保密０。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打）７作者簽名：戈乃抹曰期：Ｐ丨年Ｇ月３曰導(dǎo)師簽名：ｊ＆政日期：年０月Ｇ日湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)影響的風(fēng)洞試驗研究摘要風(fēng)荷載是高層建筑的控制荷載之一，而來流風(fēng)特性對高層建筑風(fēng)荷載及其風(fēng)致響應(yīng)影響很大，特別是湍流強度對結(jié)構(gòu)的脈動風(fēng)效應(yīng)影響

5、巨大。因此，研究湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)的影響可以更好地理解結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載和風(fēng)致響應(yīng)，從而提高結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能，為擬建高層建筑的設(shè)計提供參考。風(fēng)洞試驗是結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究中最有效的方法，然而國內(nèi)大部分均模擬荷載規(guī)范的四類風(fēng)場，風(fēng)洞內(nèi)1m高處湍流強度達到20%的風(fēng)場極少，導(dǎo)致高層建筑在高湍流強度下的風(fēng)效應(yīng)研究極少，因此，湍流對高層建筑風(fēng)效應(yīng)的影響還需要更加深入的研究。本文模擬出無湍流均勻風(fēng)場、B類、C類、D類和D+風(fēng)場總共五種風(fēng)場。D+風(fēng)場是在D類風(fēng)場的基礎(chǔ)上，基本不改變平均風(fēng)剖面，只增加各個高度湍流強度所形成的風(fēng)場，其中D類風(fēng)場0.1m高處湍流強度26.2%，1m高處8.3%，D+風(fēng)場

6、0.1m高處湍流強度33.3%，1m高處20.2%。然后在五種風(fēng)場中對6個剛體模型（寬×長×高分別為：15cm×15cm×40cm、15cm×15cm×70cm、15cm×15cm×100cm、12cm×24cm×40cm、12cm×24cm×70cm、12cm×24cm×100cm）進行了風(fēng)洞測壓和測力試驗，研究了高層建筑風(fēng)效應(yīng)受湍流的影響，主要研究工作和取得的成果如下：第一，對6個模型在五種風(fēng)場中進行了風(fēng)洞測壓試驗，通過對各個模型外表面典型測點風(fēng)壓系數(shù)的分布規(guī)律進行分析，研究了不同湍流強度對高層建筑表面風(fēng)壓幅值特性的影響。試驗結(jié)果表明當(dāng)湍流強度比我國D類風(fēng)場的湍流強

7、度明顯增大時，相對于D類而言任一模型4個立面平均風(fēng)壓系數(shù)在數(shù)值上都是增大的，甚至在D+風(fēng)場中，背風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面出現(xiàn)了小正壓。隨著湍流強度增大，100cm、70cm的4個模型順風(fēng)向整體平均風(fēng)荷載是減小的，但是，40cm的2個模型順風(fēng)向整體平均風(fēng)荷載則是增大的。第二，對測壓試驗的數(shù)據(jù)進行頻域分析，通過對所有模型脈動風(fēng)壓的水平相關(guān)性和豎直相關(guān)性、水平相干性和豎直相干性、脈動風(fēng)壓功率譜的水平和豎直變化等進行分析，研究了不同湍流強度風(fēng)場對高層建筑表面風(fēng)壓頻域特性的影響。隨湍流強度的增大，迎風(fēng)面測點間的水平和豎向相關(guān)系數(shù)均減小，背風(fēng)面測點間的水平和豎向