- 摘 要
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（１ 建筑安全與環(huán)境國家重點實驗室， 北京 １０００１３； ２ 河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院， 焦作 ４５４０００；３ 國家建筑工程技術(shù)研究中心， 北京 １０００１３； ４ 武漢大學(xué)土木建筑工程學(xué)院， 武漢 ４３００７２）
摘要： 為了研究超高層建筑橫風(fēng)向位移響應(yīng)峰值因子的計算方法和變化規(guī)律，進行了一系列的多自由度氣彈模型風(fēng)洞試驗，測量了橫風(fēng)向位移響應(yīng)時程。 簡要分析了橫風(fēng)向位移響應(yīng)時程的概率特性，驗證了響應(yīng)時程滿足經(jīng)典極值分布。 繼而以經(jīng)典極值理論結(jié)果為基準，檢驗了峰值因子法、改進的峰值因子法和全時程方法對峰值因子的計算精度。 結(jié)果表明，在小折算風(fēng)速下，基于高斯假定的峰值因子法和全時程方法的計算結(jié)果有較大誤差；而在折算風(fēng)速較大時，幾種方法的計算結(jié)果差別不大。 整體來看，改進的峰值因子法與經(jīng)典極值理論的計算結(jié)果更為相近，在實際工程中可以采用改進的峰值因子法來計算超高層建筑橫風(fēng)向位移響應(yīng)的峰值因子。 改進的峰值因子法的計算結(jié)果表明，超高層建筑橫風(fēng)向位移響應(yīng)峰值因子隨折算風(fēng)速的增大大致呈“先減小后增大”的趨勢，此外，結(jié)構(gòu)阻尼比和結(jié)構(gòu)質(zhì)量也會影響峰值因子的大小。 最終，將橫風(fēng)向位移響應(yīng)峰值因子視為折算風(fēng)速的函數(shù)，提出了一個初步的經(jīng)驗公式，供后續(xù)研究參考。
關(guān)鍵詞： 超高層建筑； 多自由度氣彈模型； 風(fēng)洞試驗； 峰值因子； 橫風(fēng)向位移響應(yīng)
中圖分類號：ＴＵ９７３?? ２，Ｖ２１１?? ７ 文獻標志碼：Ａ 文章編號：１００２?８４８Ｘ（２０２２）１４?０１０３?０６
ＤＯＩ：１０?? １９７０１ ／ ｊ?? ｊｚｊｇ?? ２０２００７２０
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ＷＡＮＧ Ｌｅｉ１，２， ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ２， ＣＨＥＮ Ｋａｉ１，３， ＬＩＡＮＧ Ｓｈｕｇｕｏ４， ＦＡＮ Ｙｕｈｕｉ２
（１ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｂｕｉｌｔ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３， Ｃｈｉｎａ； ２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｎａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉａｏｚｕｏ ４５４０００， Ｃｈｉｎａ； ３ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００１３， Ｃｈｉｎａ； ４ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ＆ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ， ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｓｔｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｅｇｒｅｅｓ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ ａｅｒｏｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ， ａｎｄ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ． Ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｒｉｅｆｌｙ， ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ｓａｔｉｓｆｉｅｓｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｅｘｔｒｅｍｕｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ． Ｔｈｅｎ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｅｘｔｒｅｍｅ ｖａｌｕｅ ｔｈｅｏｒｙ， ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙｏｆ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｔｏ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ， ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｆｕｌｌ?ｔｉｍｅ?ｈｉｓｔｏｒｙ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｕｌｌ?ｔｉｍｅ?ｈｉｓｔｏｒｙ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇａｕｓｓ ａｓｓｕｍｐｔｉｏｎｈａｖｅ ｌａｒｇｅ ｅｒｒｏｒｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ｒｅｄｕｃｅｄ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ， ｂｕｔ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｓ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅｄｕｃｅｄ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌａｒｇｅ． Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｍｏｓｔ ｃｌｏｓｅ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｔｒｅｍｅｖａｌｕｅ ｔｈｅｏｒｙ， ｓｏ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ ａｃｔｕａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｍｅｔｈｏｄ ｓｈｏｗ ｔｈａｔｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｖａｒｉｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ， ｓｈｏｗｉｎｇ ａ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ＂ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｌａｔｅｒ＂ ， ｗｈａｔ’ ｓ ｍｏｒｅ， ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄａｍｐｉｎｇ ｒａｔｉｏ ａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｉｓｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｄｕｃｅｄ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ， ａｎｄ ａ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｓｕｐｅｒ ｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ； ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｅｇｒｅｅｓ?ｏｆ?ｆｒｅｅｄｏｍ ａｅｒｏｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｅｌ； ｗｉｎｄ ｔｕｎｎｅｌ ｔｅｓｔ； ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ；ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
∗建筑安全與環(huán)境國家重點實驗室暨國家建筑工程技術(shù)研究中心開放課題基金 （ ＢＳＢＥ２０２０?５），國家自然科學(xué)基金（５１７０８１８６）。第一作者：王磊，博士，主要從事結(jié)構(gòu)動力學(xué)和結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究，Ｅｍａｉｌ：ｔｕｍｕｗａｎｇｌｅｉ＠ １６３． ｃｏｍ。通信作者：范玉輝，博士，主要從事結(jié)構(gòu)抗風(fēng)和再生混凝土研究，Ｅｍａｉｌ：ｆｙｈｚｚｄｘ２００３＠ １２６． ｃｏｍ。［引用本文］ 王磊，張偉，陳凱，等． 超高層建筑橫風(fēng)向位移響應(yīng)峰值因子研究［Ｊ］． 建筑結(jié)構(gòu)，２０２２，５２（１４）：１０３?１０８． ＷＡＮＧ Ｌｅｉ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ，ＣＨＥＮ Ｋａｉ，ｅｔ ａｌ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅａｋ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｃｒｏｓｓｗｉｎｄ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｉｇｈ?ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ［Ｊ］． Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，２０２２，５２（１４）：１０３?１０８．
