超高层建筑横风向风振局部气动外形优化.pdf
5 07 2 0 1 67 ( ) J o u r n a l o fZ h e j i a n gU n i v e r s i t y(E n g i n e e r i n gS c i e n c e) V o l . 5 0N o . 7 J u l . 2 0 1 6 2 0 1 5 1 0 1 7. ( ) w ww. j o u r n a l s . z j u. e d u. c n/e n g (5 1 1 7 8 3 5 9). (1 9 8 7-) , , , . O R C I D 0 0 0 0 0 0 0 2 8 0 5 8 9 6 6 5. E m a i lt u m u w a n g l e i @1 6 3. c o m , , . O R C I D0 0 0 0 0 0 0 3 3 5 8 1 6 4 4 0. E m a i ll i a n g s g w h u @s o h u . c o m D O I1 0. 3 7 8 5/ j . i s s n . 1 0 0 8 9 7 3 X. 2 0 1 6. 0 7. 0 0 3 1 ,2,2, 1, 3 (1. , 4 5 4 0 0 0;2. , 4 3 0 0 7 2; 3. ( ) , 2 0 0 0 3 1) , , 、 、 , . 5%1 5%, , “V” , ; , ; 2 0%; , , . , . ; ; ; ; ; ; ; TU3 1 2;TU9 7 2 A 1 0 0 8 9 7 3 X(2 0 1 6)0 7 1 2 3 9 0 8 犈 犳 犳 犲 犮 狋 狅 犳犪 犲 狉 狅 犱 狔 狀 犪 犿 犻 犮狅 狆 狋 犻 犿 犻 狕 犪 狋 犻 狅 狀狋 狅犪 犮 狉 狅 狊 狊 狑 犻 狀 犱狉 犲 狊 狆 狅 狀 狊 犲狅 犳 狊 狌 狆 犲 狉 狋 犪 犾 犾 犫 狌 犻 犾 犱 犻 狀 犵 狊 WANGL e i 1,2, L I AN GS h u g u o 2, WAN GZ e k a n g 1, Z HAN GZ h e n g w e i 3 (1.犛 犮 犺 狅 狅 犾 狅 犳犆 犻 狏 犻 犾犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵,犎 犲 狀 犪 狀犘 狅 犾 狔 狋 犲 犮 犺 狀 犻 犮犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔,犑 犻 犪 狅 狕 狌 狅4 5 4 0 0 0,犆 犺 犻 狀 犪; 2.犛 犮 犺 狅 狅 犾 狅 犳犆 犻 狏 犻 犾犪 狀 犱犃 狉 犮 犺 犻 狋 犲 犮 狋 狌 狉 犪 犾犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵,犠 狌 犺 犪 狀犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔,犠 狌 犺 犪 狀4 3 0 0 7 2,犆 犺 犻 狀 犪; 3.犃 狉 狌 狆犐 狀 狋 犲 狉 狀 犪 狋 犻 狅 狀 犪 犾犆 狅 狀 狊 狌 犾 狋 犪 狀 狋 狊(犛 犺 犪 狀 犵 犺 犪 犻)犔 犻 犿 犻 狋 犲 犱犆 狅 犿 狆 犪 狀 狔,犛 犺 犪 狀 犵 犺 犪 犻2 0 0 0 3 1,犆 犺 犻 狀 犪) 犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋W i n dt u n n e l t e s t so fm u l t i d e g r e e o f f r e e d o m(MD O F)a e r o e l a s t i cm o d e lw e r ec o n d u c t e d i no r d e r t oa n a l y z e t h e i n f l u e n c eo f a e r o d y n a m i cm o d i f i c a t i o n so na c r o s s w i n dr e s p o n s eo f s u p e rh i g h r i s eb u i l d i n g sw i t hs q u a r es e c t i o n.T h ea c r o s s w i n dd i s p l a c e m e n t so ft h em o d e l sw i t hv a r i o u sc h a m f e r i n gr a t i o, r o u n d i n gr a t i o,o p e n i n g sa n dr o u g h n e s sw e r em e a s u r e d . R e s u l t ss h o w e dt h a t t h ev o r t e x i n d u c e dv i b r a t i o n (V I V)d i s p l a c e m e n t sw e r es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e dw h e nt h ec h a m f e r i n gr a t i ow a sl a r g e rt h a n5% o rt h e r o u n d i n g r a t i ow a s l a r g e r t h a n1 5%. U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s,t h eV I VRM Sd i s p l a c e m e n t sw e r e a l m o s t l i n e a rw i t hr e d u c e dw i n ds p e e d . T h e r e s p o n s e l e v e l d e c r e a s e dw i t h i n c r e a s i n gc h a m f e r i n g r a t i oo r r o u n d i n g r a t i o,w h i c hm e a n s t h ep o s s i b i l i t yo f v o r t e x i n d u c e dr e s o n a n c ep h e n o m e n aw a sd e c r e a s e d . T h e s e t t i n go f t h e s p e c i f i c r o u g hc a nr e d u c et h ea m p l i t u d eo ft h ev i b r a t i o nr e s p o n s eo ft h ev o r t e xb ym o r et h a n2 0%. T h e o p e n i n g sc a nm a k e t h ev o r t e xv i b r a t i o nr e s p o n s e a m p l i t u d ed e c r e a s e,e s p e c i a l l yw h e n t h eo p e n i n g i s l o c a t e d a t t h em i d d l eo f t h em o d e l . I ns u mm a r y,a e r o d y n a m i co p t i m i z a t i o n i s a ne f f i c i e n tw a y t oc o n t r o l t h ev o r t e x i n d u c e dv i b r a t i o no f s u p e r t a l lb u i l d i n g s . 犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊s u p e r t a l lb u i l d i n g;v o r t e x i n d u c e dv i b r a t i o n;m u l t i d e g r e e o f f r e e d o ma e r o e l a s t i cm o d e l;a e r o d y n a m i cs h a p e;c h a m f e r i n g;r o u n d i n g;r o u g h n e s s;o p e n i n g . , , “ ” [ 1 2]. , [ 3]. Kw o k[ 4 5] , , , 1 0% , 3 0%~4 0%. K a w a i [6] , , 、 、 3 , , 5%, . H a y a s h i d a [7 8]、 6 0 0m 、 . H a y a s h i d a [9] . [ 1 0] , .[ 1 1 1 2] , , 、 . [ 1 3], 、 . [ 1 4] , , . , [ 1 5 1 7]. , 、 、 , 、 , ; , , [ 1 7], , . , , , . 1 1 0、 0 . 0 9 5H z、 6 0 0m . 1∶6 0 0, 1∶6, 1 0 0∶1, , . 1 , 、 、 [ 1 8, 1 9]., , . , 4~1 6m/s, 9 . 5~1 0 . 5m/s, B. 1 F i g . 1 D e s i g no fMD O Fm o d e l 2 2. , 2 0421 ( ) 5 0 2 F i g . 2 C r o s ss e c t i o n so fMD O Fm o d e lw i t hc h a m f e r i n g 0%、2 . 5%、5%、7 . 5%、1 2 . 5%. 、 , , , 3. 4. , , , .1 .,狀0,犕 , ξ, 犛 犮, γc.1, , , . 3 F i g . 3 C o a t e ds t r i p s f o ra d j u s t i n gc h a m f e r i n gr a t i o 4 F i g . 4 P h o t o so fMD O Fm o d e lw i t hc h a m f e r i n g 1 T a b . 1 P a r a m e t e ro fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t c h a m f e r i n g 狀0/H z犕/ ( k g m-1)ξ/% 犛 犮γc/% 1 2 3 4 5 9 . 9 4 9 . 6 0 9 . 5 8 9 . 2 0 9 . 2 0 2 . 0 5 2 . 1 5 2 . 2 0 2 . 0 5 1 . 9 5 2 . 5 2 . 3 2 . 2 2 . 4 2 . 6 8 . 2 8 . 0 7 . 8 7 . 9 8 . 3 0 2 . 5 5 . 0 7 . 5 1 2 . 5 5 F i g . 5 RM Sr e s p o n s e so fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t c h a m f e r i n g 5 . , 犞r , σ. 5, , ( 0%) , 2 . 5% ; 5%, , “V” , . 6Kw o k[ 3] 珚 犛(狀).,狀 犇/犞H , . 6, 0%, ; 5%, , , , . , 5 5%、7 . 5%1 2 . 5% 9. , , S t ( 6S t, ) , , , . 1421 7, 6 [ 3] F i g . 6 W i n df o r c es p e c t r u m so fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t c h a m f e r i n g s [3] 2 0%, S t. , [ 1 4] . [1 4] , ηM L= 1-3 . 7γc, 0≤ γc≤7 . 5 %; 0 . 5 4+3 . 2γc-1 0 . 5γ 2 c,7 . 5 % ≤γc≤3 0 % 烅 烄 烆 . ( 1) γc. , , . 7 ( ) [ 1 4] ( ) .7 犆ML1, 珔狉 . 7. 1) ( 犞r=7 . 0,犞r=8 . 0) , [1 4] , 7 . 5% ; 7 . 5% 1 2 . 5%, , 2 5%. 2) , “ ” , ( 犞r=1 0 . 0,犞r=1 0 . 5) , [ 1 4] . 3) , 1 2 . 5% , . , ; , , . . 7, [ 1 4] 7 [1 4] F i g . 7 C o m p a r i s o no fa e r o d y n a m i co p t i m i z a t i o nr e s u l t b e t w e e nt h i sp a p e ra n dZ h a n g [1 4] 0 . 7 5%, γc≤7. 5%. , 5% . . , , , , , . 5%, ; 1 0%( 7 . 5% 1 2 . 5%) , , , ; 2 0% ( ) , , , , , . 7, 7 . 5%~ 1 0%. 3 8, 9 , 2. 2421 ( ) 5 0 8 F i g . 8 S e c t i o n so fMD O Fm o d e lw i t hr o u n d i n g 9 F i g . 9 P h o t o so fMD O Fm o d e lw i t hr o u n d i n g 2 T a b . 2 P a r a m e t e ro fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t r o u n d i n g 狀0/H z犕/ ( k g m-1)ξ/% 犛 犮γc/% 1 3 4 5 9 . 9 4 9 . 6 2 9 . 3 0 9 . 6 0 2 . 0 5 1 . 9 5 1 . 9 0 1 . 8 8 2 . 5 2 . 7 2 . 7 2 . 5 8 . 2 8 . 4 8 . 2 7 . 5 0 1 2 . 5 1 5 . 0 1 7 . 5 1 0(a) .1 0(b) K a w a i [7] , 0 1珋 σ.1 0(c) , 1 0(b) . 1 0 2 , , 1 2 . 5%, , ; 1 5%, , ( >5) , . 1 1 H a y a s h i d a [9] 犛 ′(狀). , 1 0 F i g . 1 0 RM Sr e s p o n s eo fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t r o u n d i n g s 1 1 [ 9] F i g . 1 1 W i n df o r c es p e c t r u m so fm o d e l sw i t hd i f f e r e n t r o u n d i n g s [9] , , . 1 0, , 3421 7, , . [ 1 4] ηML= 1, 0≤γc≤7. 5%; 1. 2 8 e x p(-3. 2 4γc) , 7. 5% ≤γc ≤3 0% 烅 烄 烆 . ( 2) 1 2[ 1 4] . 1 2(a) , [1 4] 7 . 5%, 1 2 . 5%, , 犞r=8. 1 5%, 犞r=8 . , , . 1 2 [1 4] F i g . 1 2 C o m p a r i s o no fa e r o d y n a m i co p t i m i z a t i o nr e s u l t b e t w e e nt h i sp a p e ra n dZ h a n g [1 4] 4 1 3 , 3 , 1 4. 1 4, “V” , , 1 3 F i g . 1 3 P h o t o so fMD O Fm o d e lw i t hr o u g hs t r i p s 3 T a b . 3 P a r a m e t e ro fm o d e l sw i t ha n dw i t h o u t r o u g hs t r i p s 狀0/H z犕/ ( k g m-1) ξ/% 犛 犮 1 2 9 . 9 4 9 . 6 0 2 . 0 5 2 . 1 0 2 . 5 2 . 6 8 . 2 8 . 7 1 4 、 F i g . 1 4 RM Sr e s p o n s e so f m o d e l s w i t ha n d w i t h o u t r o u g hs t r i p s , 3 0%. , , . 5 . 1 5, 6, 2 0mm 1 5mm, 1 . 8%. , , 、 、 、 、 , .4 . 4421 ( ) 5 0 1 5 F i g . 1 5 P h o t o so fMD O Fm o d e lw i t ho p e n i n g s 4 T a b . 4 P a r a m e t e ro fm o d e l sw i t ho p e n i n g s 狀0/H z犕/ ( k g m-1)ξ/% 犛 犮 1 2 9 . 8 9 1 0 . 6 2 1 . 3 5 1 . 3 5 1 . 8 3 . 4 3 . 8 7 . 3 1 6, ., , , , , 2 0%.[1 6,1 7] , , , , ., 1 6 2 1) ;2 ) , , , , , . 1 7, . , , , , 2 0%. , , , . , 1 6 ( F i g . 1 6 RM Sr e s p o n s eo fm o d e l sw i t ho p e n i n g sp a r a l l e l t of l o w 1 7 ( F i g . 1 7 RM Sr e s p o n s e so fm o d e l sw i t ho p e n i n g sp e r p e n d i c u l a r t of l o w , , , , C F D ., , . 6 ( 1) , , , , . , 7 . 5%~1 0% ; 1 2 . 5% , . ( 2) , ; , . . 5421 7, ( 3) 1 0%, ; 1 5% , , . ( 4) , “V” , , . ( 5) , , . , . , . ( 6) , , . ( 犚 犲 犳 犲 狉 犲 狀 犮 犲 狊) [1]X I E J i m i n g .A e r o d y n a m i co p t i m i z a t i o ni ns u p e r t a l l b u i l d i n gd e s i g n s[C]∥7 狋 犺犐 狀 狋 犲 狉 狀 犪 狋 犻 狅 狀 犪 犾犆 狅 犾 犾 狅 狇 狌 犻 狌 犿狅 狀 犅 犾 狌 犳 犳犅 狅 犱 狔犃 犲 狉 狅 犱 狔 狀 犪 犿 犻 犮 狊犪 狀 犱犻 狋 狊犃 狆 狆 犾 犻 犮 犪 狋 犻 狅 狀 狊 .S h a n g h a i[s . n .] ,2 0 1 21 0 4 1 1 1. [2] , , ,. [J]. ,2 0 1 3,4 0( 1 1) 3 4 3 9. WAN GL e i,L I AN G S h u g u o,Z OU L i a n g h a o . e ta l . S t u d yo nb o d ys h a p es e l e c t i o no fh i g h r i s eb u i l d i n gf r o m t h ep o i n to fw i n dr e s i s t a n c e[J]. 犑 狅 狌 狉 狀 犪 犾狅 犳犎 狌 狀 犪 狀犝 狀 犻 狏 犲 狉 狊 犻 狋 狔犖 犪 狋 狌 狉 犪 犾 犛 犮 犻 犲 狀 犮 犲 狊 ,2 0 1 3,4 0(1 1) 3 4 3 9. [3]I RW I NPA. B l u f fb o d ya e r o d y n a m i c s i nw i n de n g i n e e r i n g[J]. 犑 狅 狌 狉 狀 犪 犾 狅 犳犠 犻 狀 犱犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵犪 狀 犱犐 狀 犱 狌 狊 狋 狉 犻 犪 犾犃 犲 狉 狅 犱 狔 狀 犪 犿 犻 犮 狊,2 0 0 8,9 6(6) 7 0 1 7 1 2. [4]KWO KKCS,B A I L E YPA.A e r o d y n a m i cd e v i c e sf o r t a l l b u i l d i n g sa n ds t r u c t u r e s[J]. 犑 狅 狌 狉 狀 犪 犾 狅 犳犈 狀 犵 犻 狀 犲 犲 狉 犻 狀 犵 犕 犲 犮 犺 犪 狀 犻 犮 狊,1 9 8 7,1 1 3(3) 3 4 9 3 6 5. [5]KWO KKCS