李秋勝，李慧真,李 毅

(1．湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410082；2. 香港城市大學(xué) 土木與建筑工程系，香港 999077)

橢圓形高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性試驗(yàn)研究

李秋勝1,2?，李慧真1,李 毅1

(1．湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410082；2. 香港城市大學(xué) 土木與建筑工程系，香港 999077)

結(jié)合武漢天河國際機(jī)場三期擴(kuò)建空管工程塔臺剛性模型同步測壓風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，對橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性進(jìn)行了研究.討論了典型風(fēng)向角下不同測點(diǎn)層的平均風(fēng)壓系數(shù)和極值風(fēng)壓系數(shù)的分布規(guī)律；基于測點(diǎn)層的風(fēng)荷載合力時(shí)程，采用快速傅里葉變換的方法，得到了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)在90°風(fēng)向角(最大迎風(fēng)面)下的三維層風(fēng)荷載功率譜，并采用經(jīng)驗(yàn)公式對其進(jìn)行擬合, 擬合效果較好．采用LRC法計(jì)算了平均風(fēng)荷載、背景和共振等效靜力風(fēng)荷載，并將結(jié)果與荷載規(guī)范建議的慣性風(fēng)荷載法對比，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的等效靜力風(fēng)荷載吻合較好.

風(fēng)洞試驗(yàn)；高聳結(jié)構(gòu)；風(fēng)壓系數(shù)；風(fēng)荷載功率譜；等效靜力風(fēng)荷載

高聳結(jié)構(gòu)具有高度高、外形細(xì)長、重量輕和阻尼小的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電力、通訊、廣播電視等領(lǐng)域.特殊的結(jié)構(gòu)形式使得高聳結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)作用下動力響應(yīng)較大.目前在高聳結(jié)構(gòu)中對輸電塔及電視塔的動力特性研究比較多，例如，王世村[1]測試了一自立式單桿輸電塔模型的振動響應(yīng)，并將結(jié)果換算到實(shí)物，作為設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)；賀志勇等[2]對廣州電視塔的動態(tài)特性進(jìn)行了GPS動態(tài)監(jiān)測試驗(yàn)，獲得了核心筒頂部的動位移時(shí)程曲線.航空塔這類高聳結(jié)構(gòu)的研究較少，石啟印和范旭紅[3]對航空塔的研究僅針對塔臺頂部的加速度響應(yīng)．黃劍和顧明[4]對多種截面形狀超高層建筑風(fēng)荷載響應(yīng)做了總結(jié)．目前我國對橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的研究還不夠詳細(xì).本文結(jié)合武漢天河國際機(jī)場三期擴(kuò)建空管工程塔臺(以下簡稱武漢航空塔)的剛性模型同步測壓風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，得出了橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓特性和三維風(fēng)荷載功率譜，并做了擬合分析，計(jì)算了順風(fēng)向等效靜力風(fēng)荷載，并與慣性風(fēng)荷載法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對比分析.

1 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)概況

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)在湖南大學(xué)建筑與環(huán)境風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行.試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪怯肁BS板制成的剛體模型，模型比例為1∶200.在模型外表面上布置了12個(gè)測點(diǎn)層，共285個(gè)測點(diǎn)，如圖1所示.限于篇幅，本文只給出典型層測點(diǎn)布置圖，如圖2所示,其中，F(xiàn)層是標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形截面，長軸與短軸長分別為12 m和9 m；J層和L層為帶有尖角的橢圓截面，J層長軸長19 m，短軸長13.5 m，L層長軸長30 m，短軸長19 m.風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，每一個(gè)風(fēng)向測量一組數(shù)據(jù)，風(fēng)向角間隔為15°，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，共有24個(gè)風(fēng)向，風(fēng)向角如圖2所示.本試驗(yàn)用擋板、尖塔、粗糙元模擬中國現(xiàn)行規(guī)范建議的B類風(fēng)場.試驗(yàn)風(fēng)速為10 m/s.

2 風(fēng)壓分布特性

建筑物各測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)為：

(1)

式中，cpi(t)為試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕系趇個(gè)測壓孔所在位置的風(fēng)壓系數(shù)；pi(t)為該位置上測得的表面風(fēng)壓值；p0和p∞分別為參考點(diǎn)處測得的平均總壓和平均靜壓.測點(diǎn)的最大峰值風(fēng)壓系數(shù)和最小峰值風(fēng)壓系數(shù)為：

(2)

(3)

圖1 測點(diǎn)分層圖

圖2 測點(diǎn)布置及風(fēng)向角示意圖

從12個(gè)測點(diǎn)層中，選取了F，J，L3個(gè)測點(diǎn)層進(jìn)行分析，其中F層為標(biāo)準(zhǔn)層，J層為從標(biāo)準(zhǔn)層到突變層的過渡層，L層為突變層.測得了各測點(diǎn)層在B類風(fēng)場下的風(fēng)壓系數(shù)，如圖3，圖4和圖5所示.

F層為雙軸對稱的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形，因此只討論0°和90°風(fēng)向角.圖3呈現(xiàn)出了F層的風(fēng)壓分布特性，由文獻(xiàn)[5]知，橢圓建筑物可以分為迎風(fēng)面、背風(fēng)面和迎風(fēng)面轉(zhuǎn)移到背風(fēng)面的過渡區(qū).從圖3(a)中可以看出，F(xiàn)層各測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)基本為對稱分布，大致呈中間大、兩端小的正弦曲線的形狀，平均風(fēng)壓系數(shù)最大值出現(xiàn)在迎風(fēng)面的中心測點(diǎn)，平均風(fēng)壓系數(shù)最小值出現(xiàn)在氣流分離的過渡區(qū)(0°風(fēng)向角的平均風(fēng)壓系數(shù)最大值在F1處，平均風(fēng)壓系數(shù)最小值在F6，F(xiàn)21處；90°風(fēng)向角的平均風(fēng)壓系數(shù)最大值在F7處，平均風(fēng)壓系數(shù)最小值在F3，F(xiàn)12處)；由圖3，圖4和圖5可以看出，橢圓結(jié)構(gòu)風(fēng)壓以負(fù)壓為主，且背風(fēng)面風(fēng)壓絕對值較大，這與常規(guī)矩形建筑的風(fēng)壓分布差異較大，在維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)引起工程設(shè)計(jì)人員的重視.

圖3 0°，90° 風(fēng)向角下F測點(diǎn)層平均風(fēng)壓系數(shù)和極小風(fēng)壓系數(shù)

圖4 0°，90°，180° 風(fēng)向角下J測點(diǎn)層平均風(fēng)壓系數(shù)和極小風(fēng)壓系數(shù)

對比圖3，圖4和圖5知，橢圓標(biāo)準(zhǔn)層F層的迎風(fēng)面極小風(fēng)壓系數(shù)的變化幅度比其他測點(diǎn)層要大，說明橢圓形截面迎風(fēng)面的脈動比其他測點(diǎn)的大，這主要是由于此時(shí)的風(fēng)壓脈動主要受來流脈動的影響；0°風(fēng)向角時(shí)，極小風(fēng)壓系數(shù)絕對值比90°的大，說明橢圓形結(jié)構(gòu)短軸迎風(fēng)時(shí)對維護(hù)結(jié)構(gòu)更不利，且最大負(fù)壓出現(xiàn)在分離點(diǎn)處.

圖5 0°，90°，180° 風(fēng)向角下L測點(diǎn)層平均風(fēng)壓系數(shù)和極小風(fēng)壓系數(shù)

J和L層為帶有尖角的橢圓單軸對稱的截面形式，如圖2所示.0°，90°，180°風(fēng)向角的平均風(fēng)壓變化規(guī)律大致和標(biāo)準(zhǔn)層一致，但L層在0°，180°風(fēng)向角時(shí)，背風(fēng)面風(fēng)壓絕對值從分離點(diǎn)開始到尖角處逐漸減小，原因是尖角使自循環(huán)空氣發(fā)生了附著作用，從而使背風(fēng)面風(fēng)壓絕對值減小.90°風(fēng)向角時(shí)，J測點(diǎn)層分離點(diǎn)為J14，L測點(diǎn)層分離點(diǎn)為L15，而不是L16，分離點(diǎn)從尖角部位轉(zhuǎn)移到了“迎風(fēng)面”上，說明并不是所有的分離點(diǎn)都在曲率最大處.

J和L測點(diǎn)層的平均風(fēng)壓系數(shù)和極小風(fēng)壓系數(shù)的風(fēng)壓分布大致相同，但在0°風(fēng)向角時(shí)，尖角處的極小風(fēng)壓系數(shù)與平均風(fēng)壓系數(shù)相比出現(xiàn)了較大的尖峰，說明尖角處的測點(diǎn)在0°風(fēng)向角時(shí)脈動較小，這是由于J和L測點(diǎn)層寬厚比比較大，背風(fēng)面上層分離流再附著最后分離，從而使尖角處脈動較小.J和L測點(diǎn)層的其他風(fēng)壓特性與標(biāo)準(zhǔn)層F層大體一致.

3 三維風(fēng)荷載功率譜

高聳結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)須先確定風(fēng)荷載功率譜.目前大多數(shù)三維風(fēng)荷載功率譜都是針對矩形建筑的，對橢圓形高聳結(jié)構(gòu)研究較少，故本文利用90°來流方向(最大迎風(fēng)面)的層風(fēng)荷載合力時(shí)程，采用快速傅里葉變換的方法，得到了武漢航空塔的三維層風(fēng)荷載功率譜.

3．1 順風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜

本文利用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出順風(fēng)向?qū)语L(fēng)荷載功率譜如圖6所示，采用最小二乘法，對各個(gè)測點(diǎn)層層風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行擬合.橢圓形結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載功率譜的數(shù)學(xué)模型較少，故本文采用文獻(xiàn)[6]中的數(shù)學(xué)模型(徐安公式)對順風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行擬合，見公式(4)，各參數(shù)取值結(jié)果見表1.

(4)

圖6 順風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜及擬合曲線

表1 順風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜各參數(shù)擬合結(jié)果

本高聳建筑5～13層為標(biāo)準(zhǔn)的橢圓截面，即C～F測點(diǎn)層，長軸與短軸長分別為12 m和9 m，由表1可知，標(biāo)準(zhǔn)層3個(gè)參數(shù)大小相近，故可以用一個(gè)統(tǒng)一的公式擬合，將各參數(shù)加權(quán)平均后，得

(5)

圖6為順風(fēng)向風(fēng)荷載功率及擬合曲線，由圖6(d)可知，式(5)對標(biāo)準(zhǔn)層順風(fēng)向風(fēng)荷載譜擬合效果較好.

3．2 橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜

橫風(fēng)向風(fēng)荷載由來流湍流、尾流渦脫和運(yùn)動自激力組成.對一些自立式細(xì)長柱體結(jié)構(gòu)物，特別是武漢航空塔這種細(xì)長的橢圓形柱狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)物背后的漩渦脫落是引起橫風(fēng)向荷載的主要原因.橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜模型選取文獻(xiàn)[7]中漩渦脫落的單峰模型，并作簡化，得到擬合數(shù)學(xué)模型為：

(6)

式中：η表示無因次頻率，即η=fD/U，對各個(gè)測點(diǎn)層橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行擬合，各參數(shù)取值結(jié)果見表2.

表2 橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜各參數(shù)擬合結(jié)果

將標(biāo)準(zhǔn)層各參數(shù)加權(quán)平均后，得到一個(gè)統(tǒng)一的橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜公式，見公式(7)．圖7為橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜及擬合曲線，從圖7(d)可以看出吻合效果較好.

(7)

圖7 橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜及擬合曲線

3．3 扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜

風(fēng)荷載本身的不對稱，建筑物的剛度中心、質(zhì)量中心與氣動荷載瞬時(shí)作用點(diǎn)不重合，是引起高聳建筑扭轉(zhuǎn)響應(yīng)的原因，故建筑物的截面形狀對扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載影響較大.Choi等[8]通過高頻天平試驗(yàn)對高層建筑模型的扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，矩形截面模型的扭轉(zhuǎn)荷載譜有兩個(gè)峰值，三角形、菱形截面模型只有單一的譜峰.由圖8可知，橢圓形截面扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載譜也只有一個(gè)譜峰.

本文采用文獻(xiàn)[9]中提出的不規(guī)則結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜公式，見公式(8)，進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果相當(dāng)吻合.各參數(shù)取值結(jié)果見表3．

(8)

對標(biāo)準(zhǔn)層用一個(gè)統(tǒng)一的公式進(jìn)行擬合如式(9)，擬合效果見圖8(d).

(9)

圖8 扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜及擬合曲線

圖6可以看出，擬合得到的公式，基本與真實(shí)功率譜曲線吻合，說明該公式具有良好的適用性.參數(shù)a，b的取值比文獻(xiàn)[6]中X型結(jié)構(gòu)的值大，c的取值比文獻(xiàn)[6]中小，使得風(fēng)荷載較小，這是因?yàn)闄E圓的流線型結(jié)構(gòu)大大減小了順風(fēng)向的風(fēng)荷載.

表3 扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜各參數(shù)擬合結(jié)果

圖7中， F測點(diǎn)層的譜峰峰值比A層大，說明湍流度的增加，抑制了漩渦脫落，從而減小了橫風(fēng)向風(fēng)荷載.與文獻(xiàn)[10]中圓形結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載功率譜相比，

橢圓形高聳結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)荷載功率譜具有單峰窄帶的特點(diǎn)，說明該建筑橫風(fēng)向風(fēng)荷載的形成主要是漩渦脫落造成的，受來流風(fēng)壓的影響較小.橫風(fēng)向譜峰對應(yīng)的無因次頻率，即為漩渦脫落頻率，即斯托洛哈數(shù).可以看出, 本結(jié)構(gòu)90°風(fēng)向角下的斯托洛哈數(shù)St為0.180，與文獻(xiàn) [11]中圓形或近似圓形截面的結(jié)構(gòu)物St=0.180～0.20相吻合.

武漢航空塔寬厚比較小，分離流無法再附，扭矩產(chǎn)生的原因主要是漩渦脫落引起的兩側(cè)壓力交替變化,故具有較為明顯的單峰特征，曲線在漩渦脫落附近出現(xiàn)了明顯的峰值，如圖8所示.各層扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜峰值大小相差不大，說明湍流度對本建筑扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜影響不大.

從圖6，圖7和圖8中可以看出，頂層M層比底層和標(biāo)準(zhǔn)層譜峰平緩，是由于結(jié)構(gòu)的頂部附近三維繞流的影響，來流從建筑結(jié)構(gòu)的頂部繞流后再附著，再加上M層截面形狀和大小突然變化，使漩渦脫落變得復(fù)雜，包含了較大的漩渦脫落頻率范圍，故功率譜的能量分布更加平均，譜峰帶寬變大.

4 順風(fēng)向等效風(fēng)荷載

順風(fēng)向風(fēng)荷載由平均風(fēng)荷載和脈動風(fēng)荷載組成，其中脈動風(fēng)荷載包括背景風(fēng)荷載和共振風(fēng)荷載.本文利用荷載響應(yīng)相關(guān)法(LRC法)分別計(jì)算了平均、背景和共振風(fēng)荷載，并與慣性風(fēng)荷載法(IWL法)計(jì)算結(jié)果(已根據(jù)自編的程序算出)進(jìn)行了比較.因武漢航空塔A-G測點(diǎn)層大致為標(biāo)準(zhǔn)的橢圓形截面，故本節(jié)只針對A-G測點(diǎn)層.本結(jié)構(gòu)頻率分布如表4所示，阻尼比取0.05.

表4 結(jié)構(gòu)前5階頻率分布

4．1 平均風(fēng)荷載

由文獻(xiàn)[12]知，順風(fēng)向阻力系數(shù)為：

(10)

式中：CPi為各測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)；Aicosθi為第i測點(diǎn)壓力覆蓋面積在風(fēng)軸方向的投影；AT為整體結(jié)構(gòu)風(fēng)軸方向的投影面積.計(jì)算出各測點(diǎn)層在90°來流方向的阻力系數(shù)如表5所示.

表5 各測點(diǎn)層在90°來流方向的阻力系數(shù)

在z高度處的平均風(fēng)荷載為：

(11)

(12)

計(jì)算出各測點(diǎn)層在90°來流方向的平均風(fēng)荷載如表6所示．

表6 各測點(diǎn)層在90°來流方向的平均風(fēng)荷載

4．2 背景和共振風(fēng)荷載

利用試驗(yàn)分析得出的阻力系數(shù)、譜(風(fēng)速譜采用Davenport風(fēng)速譜)和相干函數(shù)計(jì)算背景和共振風(fēng)荷載，計(jì)算公式分別為：

(13)

dz1dz2；

(14)

(15)

式(14)和式(15)中的相干函數(shù)取與風(fēng)頻率無關(guān)的表達(dá)式：

(16)

(17)

(18)

共振因子

(19)

n1為基階頻率，本結(jié)構(gòu)為0.291 8，T為脈動風(fēng)時(shí)距，一般取600 s，得gR=3.39，m(z)=319.7 kg,豎向懸臂結(jié)構(gòu)的風(fēng)致共振響應(yīng)主要以第1階響應(yīng)為主，基階振型指數(shù)β=1.0,各層SF1(n1)大小大致相同，取其平均值0.175 2，ζ1=0.05，計(jì)算得：

(20)

(21)

計(jì)算出各測點(diǎn)層在90°來流方向的背景風(fēng)荷載和共振風(fēng)荷載如表7所示．

表7 各測點(diǎn)層在90°來流方向的背景風(fēng)荷載和共振風(fēng)荷載

4．3 總風(fēng)荷載

總風(fēng)荷載大小為：

(22)

計(jì)算各測點(diǎn)層在90°來流方向的總風(fēng)荷載如表8所示．

表8 各測點(diǎn)層在90°來流方向的總風(fēng)荷載

由表7可知，本結(jié)構(gòu)共振風(fēng)荷載比背景風(fēng)荷載小得多，因此，風(fēng)荷載的主要影響因素為背景風(fēng)荷載.LRC法被認(rèn)為是計(jì)算順風(fēng)向風(fēng)荷載比較準(zhǔn)確的方法，本文計(jì)算的平均風(fēng)荷載和總風(fēng)荷載與慣性風(fēng)荷載法計(jì)算得到結(jié)果對比，如表6和表8所示，兩種方法相差較小，說明荷載規(guī)范規(guī)定的慣性風(fēng)荷載法對于評估橢圓形高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的適用性較好.由表5可以看出，本文計(jì)算的橢圓形建筑的阻力系數(shù)比矩形建筑的阻力系數(shù)(規(guī)范取值為1.3)要小得多，原因是在來流方向，橢圓的迎風(fēng)面即有正壓也有負(fù)壓(由圖3可以看出)，這大大減小了順風(fēng)向風(fēng)荷載的大小.文獻(xiàn)[13]也提出，橢圓形截面可以比圓形、方形和多邊形截面更有效地折減流體對結(jié)構(gòu)所作用的荷載.因此，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該更加重視對橢圓形截面的應(yīng)用.

5 結(jié) 論

1)從12個(gè)測點(diǎn)層中，選取了標(biāo)準(zhǔn)層F層、過渡層J層、突變層L 層3個(gè)測點(diǎn)層進(jìn)行風(fēng)壓分析，結(jié)果表明，背風(fēng)面的空氣處于自循環(huán)狀態(tài)，因?yàn)檠h(huán)比較穩(wěn)定，因此背風(fēng)面的風(fēng)壓也比較穩(wěn)定，且脈動風(fēng)壓波動比較?。甁和L層尖角使自循環(huán)空氣發(fā)生了附著作用，從而使背風(fēng)面靠近尖角處平均風(fēng)壓絕對值減?。?/p>

2)對橢圓形結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向、順風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜進(jìn)行了擬合，擬合出的風(fēng)荷載功率譜與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好.通過與文獻(xiàn)結(jié)果對比，橢圓形結(jié)構(gòu)比矩形和X型結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向和橫風(fēng)向功率譜要小得多，這是因?yàn)闄E圓的流線型結(jié)構(gòu)形式抑制了漩渦脫落的產(chǎn)生，從而減小了風(fēng)荷載．對于扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載，扭矩產(chǎn)生的原因主要是漩渦脫落，由于分離流無法再附，故扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載功率譜只有一個(gè)峰值，且幅值明顯小于矩形截面的建筑結(jié)構(gòu).橢圓流線型結(jié)構(gòu)形式對減小風(fēng)荷載有利，故設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮采納.

3)對于受三維流作用的建筑結(jié)構(gòu)頂部，層三維風(fēng)荷載功率譜(圖6，圖7和圖8)中，風(fēng)荷載的能量分布更加平均，高頻部分所占的比例較高，尤其是橫風(fēng)向風(fēng)荷載譜峰帶寬較大.

4)橢圓為流線型的截面形式，其阻力系數(shù)比圓形和方形截面小得多，對抗流體的效果比較好，工程中可以充分發(fā)揮橢圓形截面的這一優(yōu)勢.本文采用LRC法計(jì)算等效靜力風(fēng)荷載，與慣性風(fēng)荷載法計(jì)算結(jié)果對比，二者的計(jì)算結(jié)果大致相同，說明荷載規(guī)范規(guī)定的慣性風(fēng)荷載法能夠較好地評估橢圓形高聳結(jié)構(gòu)的順風(fēng)向風(fēng)荷載.

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Experimental Study of the Characteristics of Wind Loads on an Oval-shaped High-rise Structure

LI Qiu-sheng1,2?,LI Hui-zhen1，LI Yi1

(1. College of Civil Engineering, Hunan Univ, Changsha, Hunan 410082, China;2. Department of Architecture and Civil Engineering, City Univ of Hong Kong, Hong Kong 999077, China)

Based on the simultaneous pressure measurements of the rigid model of Wuhan Tianhe International Airport Phase III (expansion of ATC tower) Project in a wind tunnel test, the characteristics of the wind loads on the oval-shaped high-rise structure were investigated. This paper discussed the distributions of mean and peak wind pressure coefficients on numerous test points under typical wind directions. Based on the time-histories of wind loads and FFT method, the spectra of 3-D wind loads on the oval-shaped structure were obtained for 90° approaching wind direction (corresponding to the maximum windward area). The power spectra were then fitted by using the empirical formula. The mean, background and resonant equivalent static wind loads were determined by the LRC wind load method. The results were compared with those by the inertia wind loading method. It is found that the equivalent static wind loads by these two methods are in good agreement.

wind tunnel testing; high-rise building; wind pressure coefficient; wind load power spectra; equivalent static wind load

1674-2974(2015)01-0001-08

2014-03-23

國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(90815030)， Key Program of Major Research Project of National Natural Science Foundation of China(90815030)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51178179)，National Natural Science Foundation of China(51178179)

李秋勝(1962-)，男，湖南永州人，湖南大學(xué)教授，中組部千人計(jì)劃國家特聘專家，教育部長江學(xué)者特聘教授?通訊聯(lián)系人，E-mail:bcqsli@cityu.edu.hk

TU973.32；TU247.1

A