褚云朋 伏金蓉 姚勇 王嶸

摘要：多層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋屬于風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，為研究基本風(fēng)壓及風(fēng)向角等因素對(duì)該結(jié)構(gòu)房屋風(fēng)致響應(yīng)的影響，對(duì)某4層房屋縮尺氣彈性模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。結(jié)果表明：隨風(fēng)向角增加，頂層側(cè)移先增大后減小，風(fēng)向角為90°時(shí)又增大，且為橫風(fēng)向振動(dòng)所致，但僅當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到1.18kN/m2后頂層側(cè)移才超限，在風(fēng)向角為45°時(shí)各層層間側(cè)移均超限；隨風(fēng)向角增加，加速度先減小后增大，在0°和90°時(shí)來(lái)流引起的橫風(fēng)向振動(dòng)對(duì)加速度影響明顯，當(dāng)基本風(fēng)壓大于0.6kN/m2時(shí)，建議采用增加阻尼等措施減小加速度過(guò)大帶來(lái)的振動(dòng)問(wèn)題；隨偏角增加加速度呈非線(xiàn)性變化，功率譜中高階振型貢獻(xiàn)明顯，在風(fēng)致加速度響應(yīng)計(jì)算中應(yīng)對(duì)高階振動(dòng)給予更多考慮，且自振頻率應(yīng)避開(kāi)加速度峰值段的頻率。

關(guān)鍵詞：多層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋氣彈性模型風(fēng)致響應(yīng)風(fēng)洞試驗(yàn)有限元分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-8755（2023）01-0067-08

Abstract：Multilayercoldformedthinwalledsteelstructurebuildingsarewindsensitivestructures.Inordertostudytheinfluenceofbasicwindpressureandwinddirectionangleonthewindinducedresponseofthebuilding，awindtunneltestwascarriedoutonascaledaeroelasticmodelofafourstoreybuilding.Theresultsshowthatwiththeincreaseofwinddirectionangle，thetoplevellateraldisplacementincreasesfirstandthendecreases，andincreasesagainwhenthewinddirectionangleis90°，whichiscausedbycrosswindvibration.However，onlywhenthewindpressurereaches1.18kN/m2canthetoplevellateraldisplacementexceedthelimit.Andwhenthewinddirectionangleis45°，thelateraldisplacementbetweenlayersexceedsthelimit.Withtheincreaseofthewinddirectionangle，theaccelerationdecreasesfirstandthenincreases.Atthewinddirectionangleof0°and90°，thecrosswindvibrationcausedbyinletflowhasanobviouseffectontheacceleration.Whenthebasicwindpressureisgreaterthan0.6kN/m2，itisrecommendedtoincreasedampingandothermeasurestoreducethevibrationproblemcausedbyexcessiveacceleration.Asthedeflectionangleincreases，theaccelerationchangesnonlinearly，andthecontributionofhigherordermodesinthepowerspectrumisobvious.Moreconsiderationshouldbegiventohigherordervibrationsinthecalculationofwindinducedaccelerationresponse，andthenaturalfrequencyshouldavoidthefrequencyofthepeakacceleration.

Keywords：Multilayercoldformedthinwalledsteelstructurebuilding;Aeroelasticmodel;Windinducedresponse;Windtunneltest；Finiteelementanalysis

多層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋自重輕、體系柔，為風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)［1］。從風(fēng)災(zāi)破壞可看出屋面板被掀開(kāi)，墻架龍骨彎扭變形大，屋架變形嚴(yán)重，故風(fēng)載成為影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要荷載，但此類(lèi)結(jié)構(gòu)目前仍沒(méi)有明確的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法［2-3］。結(jié)構(gòu)輕柔及外部造型個(gè)性化的特點(diǎn)，致使橫風(fēng)向振動(dòng)大于順風(fēng)向，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)問(wèn)題較突出，給居住者帶來(lái)強(qiáng)烈不舒適感［4-5］。該結(jié)構(gòu)類(lèi)型房屋的安全可靠性及舒適性問(wèn)題均有待進(jìn)一步明確，以便推廣應(yīng)用。

學(xué)者們對(duì)低層房屋進(jìn)行了抗風(fēng)性能研究，包括試驗(yàn)和有限元分析，但對(duì)多層抗風(fēng)性能研究?jī)H限于有限元分析。聶少鋒［3］通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)測(cè)得低層房屋剛性模型的表面體型系數(shù)，并給出不同影響因素對(duì)屋面風(fēng)壓的影響；高紅偉［4］采用SAP2000對(duì)4～6層房屋進(jìn)行輸入脈動(dòng)風(fēng)的風(fēng)致響應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)房屋易出現(xiàn)加速度超限帶來(lái)的舒適性問(wèn)題。筆者針對(duì)該問(wèn)題提出了構(gòu)造處置措施，詳見(jiàn)文獻(xiàn)［5-6］；王嶸［7］利用ANSYS對(duì)不同風(fēng)向角下4層房屋進(jìn)行風(fēng)致響應(yīng)計(jì)算，但荷載僅考慮了順風(fēng)向，未考慮橫風(fēng)向影響，無(wú)法獲得其振動(dòng)特性，故開(kāi)展考慮橫風(fēng)向作用下多層房屋風(fēng)致響應(yīng)分析至關(guān)重要。

為獲得多層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋風(fēng)致響應(yīng)規(guī)律，設(shè)計(jì)并制作了4層房屋縮尺的氣彈性模型，其動(dòng)力特性參數(shù)與原型結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足相似原則。對(duì)模型進(jìn)行不同風(fēng)壓峰值、風(fēng)向角及阻尼變化的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，為結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1氣動(dòng)彈性模型的設(shè)計(jì)與制作

1.1房屋結(jié)構(gòu)原型

試驗(yàn)結(jié)構(gòu)原型參見(jiàn)文獻(xiàn)［4］，為4層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋，長(zhǎng)12.8m，寬10.8m，層高均為3.0m。在有限元軟件ANSYS中建立模型，樓面恒載為1.4kN/m2，活荷載取2.0kN/m2，外墻自重取1.0kN/m2，內(nèi)墻自重取0.4kN/m2，模型詳細(xì)構(gòu)造參見(jiàn)文獻(xiàn)［7-8］。通過(guò)模態(tài)分析得到結(jié)構(gòu)前3階周期為0.347，0.343，0.332s，前3階阻尼比為0.04，0.08，0.09。參考日本和美國(guó)的該類(lèi)結(jié)構(gòu)房屋自振周期經(jīng)驗(yàn)公式［6］，得到房屋的周期分別為0.36s和0.32s，結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期為0.38s，與經(jīng)驗(yàn)公式所得值相差3.6%和8.4%，證明有限元建模分析的可行性，同時(shí)能用于縮尺比例模型設(shè)計(jì)。

1.2模型相似準(zhǔn)則及參數(shù)確定

依據(jù)氣彈性模型縮尺相似準(zhǔn)則要滿(mǎn)足的幾何、質(zhì)量及抗彎剛度等3個(gè)基本相似條件［9］，得到模型相似系數(shù)，見(jiàn)表1，風(fēng)洞截面尺寸為1.8m×1.4m，為滿(mǎn)足阻塞比小于0.05的要求［9］，將幾何尺寸縮比定為1∶40，根據(jù)幾何縮比和相似準(zhǔn)則，可推出其余相似參數(shù)。經(jīng)計(jì)算原型結(jié)構(gòu)質(zhì)量為144739.83kg，1階頻率為2.88Hz，結(jié)構(gòu)阻尼比為0.04，由此獲得長(zhǎng)0.32m，寬0.27m，高0.30m，質(zhì)量2.26kg，1階頻率18.23Hz，阻尼比0.04的縮尺模型。

1.3氣彈性模型制作

模型主體結(jié)構(gòu)由骨架、基座板及外覆面板構(gòu)成，樓面放置配重。采用鋁柱和鋁樓板，配重為輕質(zhì)PVC塊（圖1（a））；外覆面板為2mm厚竹皮，模型共分4層，層間留有2mm縫隙，便于層間能相對(duì)運(yùn)動(dòng)（圖1（b））。對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力（頻率、阻尼比、振型）測(cè)試，因WS-30小型振動(dòng)臺(tái)僅能提供單方向振動(dòng)，有限元分析中結(jié)構(gòu)前兩階模態(tài)也為X和Y向的平動(dòng)，故小型振動(dòng)臺(tái)能滿(mǎn)足模型前兩階模態(tài)測(cè)試的要求。

對(duì)模型進(jìn)行白噪聲激振，得到模型各階頻率，再分別按所得頻率進(jìn)行正弦波激振，利用半功率帶寬法得到各階阻尼比，結(jié)果見(jiàn)表2。從表2看出，前兩階頻率及阻尼比與期望值誤差在5%以?xún)?nèi)。

2模型風(fēng)洞試驗(yàn)

試驗(yàn)在連續(xù)式單回流風(fēng)洞內(nèi)進(jìn)行，風(fēng)速調(diào)控范圍5～105m/s。

2.1模型測(cè)點(diǎn)布置

使用Optotrak測(cè)量系統(tǒng)采集位移，共設(shè)4個(gè)標(biāo)記測(cè)點(diǎn)，布置在各層樓面幾何中心，便于攝像儀捕捉到標(biāo)記點(diǎn)并采集各層位移數(shù)據(jù)。加速度采集采用三軸加速度傳感器，標(biāo)檢精度為3%，可測(cè)量3個(gè)方向的加速度。加速度隨測(cè)點(diǎn)高度增加而增大，采集加速度以評(píng)估風(fēng)載下結(jié)構(gòu)舒適性滿(mǎn)足要求為目的，在第4層樓板幾何中心布置傳感器，見(jiàn)圖2。

2.2試驗(yàn)工況

考慮到研究對(duì)象為多層結(jié)構(gòu)，故采用風(fēng)速沿高度不變的均勻流場(chǎng)，湍流度約1%，既可避免高湍流度不穩(wěn)定性對(duì)漩渦分離和脫落影響，又能得到來(lái)流風(fēng)與結(jié)構(gòu)的相互作用。

考慮不同基本風(fēng)壓和風(fēng)向角的工況，參考建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［10］中沿海地區(qū)基本風(fēng)壓，重現(xiàn)期選50年，基本風(fēng)壓范圍0.5～1.6kN/m2。試驗(yàn)風(fēng)洞提供最低風(fēng)速為5.0m/s，即實(shí)際高度風(fēng)速31.6m/s，換算成基本風(fēng)壓為0.60kN/m2。結(jié)合前期有限元分析，試驗(yàn)時(shí)選定基本風(fēng)壓0.60，0.73，0.87，1.02，1.18，1.36，1.54kN/m27個(gè)值，對(duì)應(yīng)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)速為5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0m/s。

模型現(xiàn)場(chǎng)布置如圖3所示。模型外形平面內(nèi)關(guān)于X，Y兩個(gè)正交方向?qū)ΨQ(chēng)，結(jié)構(gòu)受力也對(duì)稱(chēng)，故考慮風(fēng)向角范圍為0°～90°，具體試驗(yàn)時(shí)風(fēng)向角β取0°，22.5°，45°，67.5°及90°共5個(gè)角度，其中局部坐標(biāo)系方向始終與模型垂直，本文分析的數(shù)據(jù)均以此坐標(biāo)為參考點(diǎn)開(kāi)展。自然風(fēng)統(tǒng)計(jì)以10min為計(jì)時(shí)單位，而時(shí)間的縮尺比為1∶6.33，試驗(yàn)中位移和加速度均用95s的采集時(shí)長(zhǎng)記錄動(dòng)態(tài)信號(hào)，采樣頻率為258Hz，確保數(shù)據(jù)具有高精度。

3試驗(yàn)結(jié)果

3.1模型側(cè)移

由于采集到的側(cè)移方向沿來(lái)流順向和橫向，故對(duì)不同風(fēng)向角需按局部坐標(biāo)進(jìn)行分解。試驗(yàn)前對(duì)模型位置進(jìn)行初始坐標(biāo)標(biāo)記，得到各坐標(biāo)原點(diǎn)，側(cè)移時(shí)程數(shù)據(jù)依此坐標(biāo)原點(diǎn)分析處理。

參照規(guī)程［11］規(guī)定，風(fēng)載作用下多層鋼結(jié)構(gòu)頂部位移峰值不超過(guò)H/500，層間位移不超過(guò)h/400，H為結(jié)構(gòu)總高，h為層高。據(jù)此結(jié)構(gòu)位移側(cè)移限值為12000/500=24mm，層間位移限值為3000/400=7.5mm，對(duì)應(yīng)模型頂部位移限值為24/40=0.6mm，層間位移限值為7.5/40=0.19mm。模型頂部位移響應(yīng)如圖4所示。

模型頂部位移峰值見(jiàn)圖4。從圖4可知：（1）0°和67.5°風(fēng)向角時(shí)，頂部位移峰值未超過(guò)限值，22.5°，45°，90°風(fēng)向角時(shí)，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到7.5m/s后，位移峰值超過(guò)限值。（2）0°和67.5°風(fēng)向角時(shí)，風(fēng)速增到7.5m/s，層間位移峰值超過(guò)限值，90°風(fēng)向角時(shí)，風(fēng)速增到7.0m/s時(shí)層間位移峰值達(dá)到限值，45°風(fēng)向角時(shí)各風(fēng)速下層間位移均超過(guò)了限值，而67.5°風(fēng)向角時(shí)各風(fēng)速下層間位移均未達(dá)到限值。（3）結(jié)構(gòu)X向位移不利風(fēng)向角為22.5°和45°，Y向位移不利風(fēng)向角為45°和90°，建議工程應(yīng)用時(shí)考慮當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)風(fēng)向角，在進(jìn)行建筑方位布置時(shí)避開(kāi)不利風(fēng)向角。（4）Y向位移峰值隨風(fēng)向角增加先增大后減小，位移角達(dá)到70°后Y向位移峰值再次增大，并在90°風(fēng)向角時(shí)達(dá)到最大值。（5）大部分工況下結(jié)構(gòu)頂層位移滿(mǎn)足規(guī)程［11］限值要求，但當(dāng)試驗(yàn)風(fēng)速超過(guò)7.0m/s時(shí)不滿(mǎn)足規(guī)程限值要求，對(duì)應(yīng)風(fēng)速為14級(jí)，基本風(fēng)壓為1.18kN/m2。層間位移峰值見(jiàn)表3，風(fēng)向角對(duì)層間位移影響較大，在45°時(shí)超限，國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)重現(xiàn)期為50年內(nèi)出現(xiàn)幾率很小，基本風(fēng)壓下多層房屋頂層位移能滿(mǎn)足規(guī)程［11］限值要求。

3.2結(jié)構(gòu)加速度

結(jié)構(gòu)加速度是衡量舒適度的重要指標(biāo)。從圖5可知：（1）隨風(fēng)速增加，加速度增大，且在風(fēng)速6.5m/s以上時(shí)，加速度才增加且變化明顯。（2）X向加速度在風(fēng)向角從0°～90°變化過(guò)程中先下降后上升再下降，最大值出現(xiàn)在45°風(fēng)向角。（3）Y向加速度隨風(fēng)向角變化先下降后上升，且在90°風(fēng)向角時(shí)最大。（4）加速度與來(lái)流渦激振動(dòng)密切相關(guān)，在0°和90°風(fēng)向角時(shí)結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向加速度較大，來(lái)流引起橫風(fēng)向振動(dòng)對(duì)加速度有較強(qiáng)激勵(lì)作用。（5）結(jié)構(gòu)X向加速度最不利風(fēng)向角為45°，Y向加速度最不利風(fēng)向角為0°和90°，超過(guò)規(guī)程［12］中對(duì)加速度限值規(guī)定的頂層加速度峰值。（6）在風(fēng)速5.0m/s時(shí)，X向最小加速度為220.30mm/s2，Y向最小加速度為160.64mm/s2，均已超過(guò)規(guī)程規(guī)定的住宅150mm/s2加速度限值，且隨風(fēng)速增加加速度增大。（7）風(fēng)洞試驗(yàn)中5.0m/s風(fēng)速對(duì)應(yīng)基本風(fēng)壓0.6kN/m2，當(dāng)修建于基本風(fēng)壓≥0.6kN/m2地區(qū)時(shí)，需考慮加速度過(guò)大帶來(lái)的舒適性問(wèn)題，工程上應(yīng)采取如增設(shè)阻尼等措施降低加速度［13］。

3.3加速度功率譜曲線(xiàn)及分析

加速度功率譜曲線(xiàn)可看出其值在哪個(gè)頻率區(qū)段較大，進(jìn)而在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)避開(kāi)自振周期，避免共振?？紤]風(fēng)速及風(fēng)向角對(duì)功率譜密度分布影響，將采集到的加速度數(shù)據(jù)作傅立葉變換，得到加速度功率譜密度。

（1）0°風(fēng)向角時(shí)模型第4層加速度功率譜曲線(xiàn)見(jiàn)圖6。從圖6可看出兩個(gè)方向的功率譜曲線(xiàn)峰值均以自振頻率為主，表現(xiàn)為自振起控制作用。（2）功率譜頻率分布隨風(fēng)速增加基本不變，峰值主要集中在頻率18Hz附近，當(dāng)風(fēng)速增大時(shí)功率譜峰值出現(xiàn)了微小的向高階頻率轉(zhuǎn)化，在相同風(fēng)向角下可忽略風(fēng)速對(duì)功率譜曲線(xiàn)的影響。（3）圖7為6.5m/s風(fēng)速時(shí)功率譜密度隨風(fēng)向角變化情況。風(fēng)向角由0°轉(zhuǎn)至偏角狀態(tài)后，加速度功率譜由0°時(shí)的18Hz增至67.5°的50Hz，90°時(shí)又回到18Hz附近，說(shuō)明隨偏角增加，功率譜中高階振型貢獻(xiàn)明顯，X向值甚至出現(xiàn)多個(gè)高階頻率峰值，此時(shí)加速度由自振和高階振型共同起控制作用。（4）風(fēng)向角轉(zhuǎn)至90°時(shí)，主要由兩個(gè)方向的自振控制，功率譜曲線(xiàn)呈單一頻譜特性，與0°風(fēng)向角類(lèi)似。（5）高階振型對(duì)加速度影響不能忽略，在多層結(jié)構(gòu)風(fēng)致加速度計(jì)算中應(yīng)對(duì)高階振動(dòng)給予更多考慮，且自振頻率應(yīng)盡量避開(kāi)風(fēng)載引起加速度峰值段的頻率。

4有限元參數(shù)分析

采用有限元軟件ANSYS的WORKBENCH計(jì)算平臺(tái)模擬多層房屋在風(fēng)場(chǎng)中的雙向流固耦合作用，在瞬態(tài)動(dòng)力模塊中，結(jié)構(gòu)受流場(chǎng)區(qū)域模塊產(chǎn)生的荷載而使結(jié)構(gòu)變形，結(jié)構(gòu)變形會(huì)使得流場(chǎng)網(wǎng)格再次變形，改變流場(chǎng)荷載分布，以實(shí)現(xiàn)雙向流固耦合作用。

4.1模型建立

按照結(jié)構(gòu)原型尺寸建立，考慮外形、質(zhì)量、頻率、振型、阻尼比等幾個(gè)因素與原型結(jié)構(gòu)相同，模型前3階頻率為2.88，2.92，3.01Hz。依據(jù)1.2節(jié)的相似準(zhǔn)則，在WORKBENCH中調(diào)整得到材料參數(shù)如下：密度196.7kg/m3，彈性模量3.59×107Pa，泊松比0.3，阻尼比與原型結(jié)構(gòu)相同取0.04。簡(jiǎn)化模型及流場(chǎng)區(qū)域網(wǎng)格劃分如圖8所示。

經(jīng)計(jì)算原結(jié)構(gòu)與模型頻率差值第3階最大為5.4%，具有很好的相似性。流場(chǎng)尺寸取長(zhǎng)×寬×高為400m×190m×90m，進(jìn)口面最大阻塞比為0.012，小于0.05，滿(mǎn)足要求。建筑物與流場(chǎng)的位置關(guān)系見(jiàn)圖9，建筑距來(lái)流入口100m，出口300m，與兩側(cè)面距離90m。

4.2參數(shù)設(shè)置

模擬基于Transientstructural瞬態(tài)分析模塊及CFX流場(chǎng)分析模塊。要實(shí)現(xiàn)每一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)流場(chǎng)壓力與結(jié)構(gòu)變形的耦合，在CFX模塊中為使流場(chǎng)得到充分發(fā)展，計(jì)算總時(shí)間設(shè)為100s，時(shí)間步長(zhǎng)為0.1s，由于試驗(yàn)中來(lái)流為均勻風(fēng)速，故把湍流度設(shè)為1%，考慮到試驗(yàn)時(shí)低風(fēng)速給流不穩(wěn)定帶來(lái)誤差，模擬中選用試驗(yàn)較高的流場(chǎng)風(fēng)速，取試驗(yàn)風(fēng)速6.5m/s，根據(jù)相似比6.33∶1，得到實(shí)際高度風(fēng)速為41.1m/s，故數(shù)值模擬中流場(chǎng)風(fēng)速設(shè)為41.1m/s。

在CFX模塊中流場(chǎng)入口面設(shè)置為來(lái)流（沿X軸）邊界條件，出口面設(shè)置為壓力出口邊界條件，兩個(gè)側(cè)面和頂面設(shè)置為對(duì)稱(chēng)邊界條件，底面設(shè)置為無(wú)滑移壁面邊界，建筑物各個(gè)表面設(shè)置為流固耦合面（圖10）。在Transientstructural模塊中把建筑物底面約束為剛接，各表面均設(shè)置為流固耦合面，方能與CFX模塊中流固耦合面相互作用進(jìn)行計(jì)算。把建筑表面網(wǎng)格設(shè)為動(dòng)網(wǎng)格，而流場(chǎng)區(qū)域不運(yùn)動(dòng)，運(yùn)用suppress命令抑制流體部分的網(wǎng)格。

表4列出了試驗(yàn)（T）與有限元計(jì)算（F）的位移和加速度峰值。從表4可看出：有限元計(jì)算位移峰值與試驗(yàn)峰值差值在10%以?xún)?nèi)，證明了數(shù)值模擬的可行性，說(shuō)明能用此方法進(jìn)行該類(lèi)多層房屋的風(fēng)致響應(yīng)參數(shù)化分析。

表5列出了各測(cè)點(diǎn)在阻尼變化下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的加速度變化情況，1號(hào)、2號(hào)及3號(hào)、5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別位于入口面和出口面的建筑頂層角點(diǎn)處，4號(hào)點(diǎn)位于出口面的建筑頂層邊線(xiàn)中點(diǎn)。從表5可以看出：（1）增加阻尼比對(duì)降低結(jié)構(gòu)加速度峰值作用明顯，阻尼比從0.04～0.06的增大過(guò)程中，加速度降低，且考察點(diǎn)中X向加速度峰值最小降低47.9%，Y向最小降低26.9%，對(duì)結(jié)構(gòu)減振作用明顯。（2）X向下降幅度大于Y向，阻尼比由0.04增至0.06時(shí)，加速度降低最明顯，后下降幅度減緩。（3）阻尼在增加到0.06時(shí)，在所考察的風(fēng)速范圍內(nèi)加速度滿(mǎn)足規(guī)程［12］的舒適度限值要求，說(shuō)明阻尼比對(duì)加速度影響較大，采用樓層連接處構(gòu)造加強(qiáng)提高結(jié)構(gòu)阻尼，能降低加速度峰值。

5結(jié)論

本文利用氣彈性縮尺模型風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)4層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋進(jìn)行了風(fēng)致響應(yīng)試驗(yàn)研究，并進(jìn)行了有限元參數(shù)化分析，得到以下結(jié)論：

（1）風(fēng)向角對(duì)層間位移影響較大，在45°時(shí)其值均超限，建議工程應(yīng)用中考慮當(dāng)?shù)爻Ｒ?jiàn)風(fēng)向，對(duì)建筑方位進(jìn)行合理布置。

（2）結(jié)構(gòu)加速度X向最不利風(fēng)向角為45°，Y向最不利風(fēng)向角為0°和90°；基本風(fēng)壓為0.6kN/m2時(shí)，加速度峰值超過(guò)高層房屋結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程限值。當(dāng)建造地基本風(fēng)壓≥0.6kN/m2時(shí)，對(duì)多層房屋需考慮加速度過(guò)大帶來(lái)的舒適性問(wèn)題，可采取增加阻尼來(lái)降低加速度。

（3）在相同風(fēng)向角下可忽略風(fēng)速對(duì)加速度功率譜曲線(xiàn)的影響，相同風(fēng)速下隨偏角改變，功率譜中高階振型貢獻(xiàn)明顯；X向加速度甚至出現(xiàn)多個(gè)高階頻率峰值，在多層結(jié)構(gòu)風(fēng)致計(jì)算中應(yīng)對(duì)高階振動(dòng)給予更多考慮，且自振頻率應(yīng)盡量避開(kāi)風(fēng)致加速度峰值段的頻率。

（4）有限元分析用于模擬多層房屋在風(fēng)場(chǎng)中的流固耦合作用，分析與試驗(yàn)結(jié)果差值在10%以?xún)?nèi)，證明有限元分析方法可行。分析表明隨阻尼增大加速度降低，提高結(jié)構(gòu)阻尼，減振作用明顯。

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