方形断面高耸结构涡激共振气弹效应研究

作     者：岳光强 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马文勇;赵春晓

授予年度：2017年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：高耸结构 涡激共振 风洞试验 方柱 风向角 

摘      要：横风向涡激共振是土木工程领域结构抗风设计中一个至关重要的问题。当风从结构周围绕过产生的旋涡脱落频率与结构自振频率相近时,将诱发结构产生大幅的横风向涡激共振。结构振动会对结构的正常使用状态和承载能力状态产生不利影响,轻者将影响结构的疲劳寿命,严重者将对结构产生灾难性后果。方形断面是土木工程领域高耸(高层)结构最常用的断面形状之一,横风向涡激共振是影响该类结构安全的重要因素。目前关于方形断面结构涡激共振的研究相对较少,其涡激共振还存在大风向角的风致振动特性。本文以方形断面柱体为研究对象,采用风洞试验方法对方形断面高耸结构各风向角下的涡激共振特性进行了研究。主要包括以下几个方面:(1)风向角对方形断面高耸结构静态气动力特性的影响。得到了各风向角下风压分布、气动升阻力系数和斯托罗哈数等静态气动力参数,并分析了风向角对各参数的影响;估计了各风向角下涡激共振发生风速,介绍了涡激共振现象。(2)风向角对方形断面高耸结构动态气动力特性的影响。得到了各风向角下发生涡激共振时的锁定区间、最大振幅和气动力系数等涡激共振参数,并分析了风向角对各参数的影响;分析了结构振动振幅与表面风压的关系,以及结构振动振幅与气动力系数的关系。(3)风向角对方形断面结构等效风荷载的影响。利用本文得到的数据,根据规范计算了一实例最大等效风荷载的风向角。