某沿海超高層建筑高度達350m,高寬比達7.6,又處于浙江沿海地區(qū),風荷載是其結構設計的控制荷載.數值模擬了不同風向下超高層建筑底部平均風合力和合力矩,與風洞試驗結果相近,一般情況兩者差別不大于15%;同時擬合了該建筑表面的脈動風壓自譜密度和相干函數經驗表達式,采用空間隨機風振的cqc方法對塔樓進行了風致動力響應分析,并通過塔樓頂層峰值加速度響應和底部靜力等效風荷載合力和合力矩的比較與分析,表明高層建筑專用風振分析方法在實際工程中應用的可行性.

本文通過對在新上海國際大廈樓頂對\"云娜臺風\"測得的風資料進行的統(tǒng)計和分析,提出了此次臺風的主要影響指標,與理論計算進行了對比,指出了平均風壓與平均風速的二次指數關系造成了風荷載的過高估計。

本文提出了用斜拉彈簧阻尼器模型裝置控制高層建筑結構的順風向隨機風振反應，基于傳統(tǒng)的隨機線性最優(yōu)控制理論，文中發(fā)發(fā)展了一種實用的等效準是優(yōu)控制算法，優(yōu)化了控制裝置的各參數和設置位置，從而使與相應主動拉索控制基本等效的被動斜拉彈簧阻尼控制得以實現，實例模擬計算以及主動和被動拉索控制的結果比較表明，采用文中的控制方式和等效算法是行之有較的。

本文提出了用斜拉彈簧阻尼器模型裝置控制高層建筑結構的順風向隨機風振反應，基于傳統(tǒng)的隨機線性最優(yōu)控制理論，文中發(fā)發(fā)展了一種實用的等效準是優(yōu)控制算法，優(yōu)化了控制裝置的各參數和設置位置，從而使與相應主動拉索控制基本等效的被動斜拉彈簧阻尼控制得以實現，實例模擬計算以及主動和被動拉索控制的結果比較表明，采用文中的控制方式和等效算法是行之有較的。

科技的發(fā)展與應用，使高層建筑被普遍應用，在設計高層建筑的時候，需要注意風效應對其的影響。既要滿足居住需求，又要滿足減少振動的要求，一般高層建筑風振控制有耗能減振系統(tǒng)、吸振減振系統(tǒng)、錨索控制、主動控制與混合控制系統(tǒng)等。

該文設計了一種質量和結構阻尼比可調的底部彈性支撐剛性體的雙向擺式氣彈模型,并通過氣彈模型風洞試驗獲得模型頂部加速度響應時程。運用改進的隨機減量技術,識別了湍流場中強風下方截面高層建筑橫風向氣動阻尼比。分析了風場類別、結構阻尼比、均勻當量質量以及模型高寬比對橫風向氣動阻尼比隨折算風速變化規(guī)律的影響。最后提出了橫風向氣動阻尼比的經驗公式,并將引入氣動阻尼比后的橫風向響應計算值與氣彈模型風洞試驗測量值比較,證明了該氣動阻尼比經驗公式的正確性和實用性。

推導設置出mtld高層建筑結構的等效阻尼比,討論了影響mtld系統(tǒng)等效阻尼比的基本參數

在臺風\"燦鴻\"、\"杜鵑\"影響期間,對溫州某矩形截面高層建筑進行了現場實測,得到其頂層的風速、風向及多個樓層的加速度響應數據。將加速度數據經emd處理,應用era、era-next及ar三種方法,對建筑結構的模態(tài)參數與氣動阻尼動力特性進行了計算分析,結果表明:era、eranext和ar這3種方法得出的頻率值及振型都非常接近,頻率差值不超過2%,即均可以用計算頻率及分析判斷振型;但振型阻尼比結果卻不同,除一階振型的比較接近外,其它各階的數值都有一定程度偏差;在一定頻率段的振型結構阻尼比擬合曲線中,柯西(caughey)阻尼模型(b=2時)與sergiolagomarsino經驗曲線最為接近;一階振型氣動阻尼比均為負值,且隨著風速的增大,其值有減小的趨勢,其中era、ar方法的斜率較為相似,而era-next方法的下降速率較為平緩。

在建立了設置被動減振裝置的高層建筑風振控制效果結構等效阻尼比計算公式的基礎上，依據《建筑結構荷載規(guī)范》和高層建筑結構設計規(guī)程提出了設置被動減振裝置高層建筑風振控制基于規(guī)范的實用設計方法。應用本文方法對設置矩形ｔｌｄ的上海中環(huán)廣場超高層建筑的計算結果表明：本文方法具有簡單、直觀，且可與常規(guī)的結構抗風設計結果進行直接比較的特點，是風振控制規(guī)范化的一種設計方法，完全可為廣大結構工程師所接受。

推導了脈動風荷載作用下考慮土-結構相互作用時高層建筑結構加速度響應的計算公式.算例表明土-結構相互作用對高層建筑風振加速度響應有明顯影響.一般而言,在軟土地基上土-結構相互作用使高層建筑風振時加速度增加,從而增加了人體的不舒適感,甚至有可能影響到高層建筑的使用功能,故在設計時應引起重視.

建立了高層建筑風振控制的離散時間狀態(tài)差分方程．利用離散隨機最優(yōu)控制理論，基于順向脈動風荷載的豎向相關性，設計了具有離散卡爾曼濾波器結構的輸出反饋控制器．通過具體算例說明在狀態(tài)不完全可知的情況下，隨機離散輸出反饋控制能有效的減少結構的順向脈動風振反應．

本文針對高層建筑風振控制問題,應用基于遺傳算法優(yōu)化模糊規(guī)則庫的模糊控制方法,通過mr阻尼器實現減小高層建筑風振反應。采用雙輸入、單輸出的模糊控制策略,即以風荷載和其變化率為輸入量,以mr阻尼器所提供的控制力為輸出量。利用基于遺傳算法的優(yōu)化的模糊規(guī)則庫,根據作用模糊子集的推理方法進行模糊推理運算,并采用常用的重心法進行解模糊處理。以某12層框架結構為例,進行數值模擬分析,并與優(yōu)化前的模糊控制策略和lqr最優(yōu)控制策略進行比較。數值分析結果表明,利用遺傳算法使優(yōu)化模糊規(guī)則庫得以優(yōu)化,改善了模糊控制的效果,有效地減小了結構的風振反應。

以天津某超高層結構的風振控制為研究對象,分析了風荷載的動力特性.針對該工程的自身特點提出了設置粘滯阻尼器(a)、設置雙向調頻質量阻尼器(b)、設置粘滯阻尼器和雙向調頻質量阻尼器(c)的三種減振控制方案,采用具有三維空間相關性的自回歸過濾技術,進行了不同控制方案下的風振控制動力分析,對比分析了不同方案下的控制效果.結果表明:在特定的加強層處設置粘滯阻尼器及在頂層設置調諧質量阻尼設備均能夠耗散風振作用輸入能量的30％以上,進而有效衰減結構的風致振動響應,保證主體結構的正常使用工作狀態(tài).依據分析結果對超高層結構體系風振控制的分析與設計提出了建議.

本文對以最小化頂層位移方差為設計目標，在頻域內進行增益優(yōu)化的兩種ａｔｍｄ完整反饋設計方法進行了對比分析。針對受ｄａｖｅｎｐｏｒｔ譜風激勵作用的ｓｄｏｆ結構情形，對一超高層建筑進行數值分析以量化和評價控制性能。分析表明，完整反饋控制ⅱ總體性能優(yōu)于完整反饋控制ⅰ，所設計的ａｔｍｄ能更有效地抑制高層建筑的風振響應。此外，完整反饋控制ⅱ具有明確的物理意義和靈活的形式，便于針對不同的激勵和響應狀況設計變增益控制，提高控制效率及滿足控制力和行程的實際限制。

引入橫風力譜模型,分析了某高寬比為6的方形截面高層建筑在不同地貌和風速條件下的橫風向風振響應.同時考慮正氣動阻尼的影響,獲得該建筑在不同自振基頻下的風振響應及氣動阻尼影響的規(guī)律.分析結果表明,對于處于低粗糙度地貌并受較高風速作用的低頻建筑物,當計算其橫風向風振響應時,應適當考慮正氣動阻尼的影響,使計算結果更具真實性.

采用經過fft算法改進的諧波疊加法(waws)及自回歸(ar)模型的線性濾波法對實際工程進行脈動風速時程模擬.對2種算法所模擬的風速時程進行分析,結果顯示了風速功率譜及相關函數的特性,分析結果說明ar模型中模型階次及時間步長對風速時程產生較大影響.根據結構的有限元動力分析,采用能量相等的原則,即使結構固有頻率段內的目標譜和模擬譜能量相等,對風速時程進行修正,使模擬風速時程更趨合理.

基于浙江溫州市區(qū)某方形高層建筑在不同臺風下原型實測數據,應用單輸入多輸出的era-next理論方法,對影響氣動阻尼比的諸多因素進行綜合對比分析研究。結果表明:隨著平均風速的增加,速度、加速度均方根也沿著冪函數增加；在小折減風速范圍內(小于1.0),氣動阻尼比與折減風速、加速度(速度)均方根與幅值比值的關系也不是純粹單調的,而是分區(qū)間增減變化,雖然四個臺風的區(qū)間范圍稍有不同,但變化規(guī)律卻比較相似,而且其曲線數值大小的排列與風向角大小具相關性；x,y向氣動阻尼比與結構加速度功率譜幅值的關系具有相似規(guī)律。

對板片空間結構體系用于高層建筑結構情況下結構的力學性能,動力及抗震,風載反應等進行了研究,并與一般鋼筋混凝土結構進行了比較,分析結果表明板片空間結構高層建筑具有受力合理,自重輕,抗震性能較好和基礎工程的費用較少的優(yōu)點。

在大氣邊界層風洞中開展了在0.5h和0.85h高度設置洞口的高層建筑剛性模型測力試驗,獲得不同洞口尺寸、高度、位置以及數量時的高層建筑風致基底反力.從基底彎矩系數和基底一階廣義氣動力譜研究了不同洞口設置對高層建筑風效應的影響.研究結果表明:1)順風向開洞能有效地降低順風向基底平均彎矩,并且上部開洞效果優(yōu)于下部開洞,開洞率越大效果越明顯;橫向基底平均彎矩比較小,大開洞提高基底橫向平均彎矩,小開洞則相反;開洞對橫風向與順風向的基底脈動彎矩都有較大影響.2)不管是大開洞還是小開洞,在折算頻率約為0.12位置處,均出現了與旋渦脫落頻率相近的窄帶峰值,且不同工況下,低頻段的功率譜值差異略大于高頻段.

高層建筑風振舒適度已受到普遍關注,目前常采用規(guī)范的經驗公式和風洞模型試驗實測計算。但隨著結構體系的復雜化及采用附加阻尼器減振技術的日益廣泛化,進行結構的風振時程分析是更為簡單直接和準確的分析方法。本文采用自回歸濾波法技術,考慮三維空間相關性,對具有隨機性的脈動風荷載進行有效的模擬;通過編制軟件生成風壓時程數據并自動輸出至結構有限元軟件進行風振時程分析,為高層建筑的風振控制分析提供了可行的方法;最后,將該風動力荷載數值模擬技術與動力時程分析技術相結合進行算例分析驗證,經過對比研究表明該風振時程分析方法可應用于工程分析與設計。

采用粘滯阻尼器對風荷載作用下的結構振動進行了減振控制設計。采用有限元軟件對該減振結構進行脈動風時程荷載作用下的時程分析,計算表明在設置非線性粘滯阻尼器后,該建筑結構的風振加速度降低,頂層舒適度得到了改善,在風壓為0.50kn/m2和0.413kn/m2工況下頂層加速度峰值減小幅度分別為53.90%和82.97%。風荷載作用下粘滯阻尼器滯回曲線飽滿,具有顯著的耗能能力。

風振控制是高層建筑結構抗風設計的一項重要內容。本文對磁流變阻尼器半主動控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,首先對基于現代控制理論的半主動控制算法進行了討論,通過模擬分析,比較了分別基于經典線性最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法下控制系統(tǒng)的控制效果;其次對控制律的選取進行了研究,通過算例分析,對分別采用“開-關”型控制律和改進型控制律時,系統(tǒng)的控制效果進行了比較分析。通過選擇合適的控制算法和控制律,使控制系統(tǒng)達到優(yōu)化。