DBJ/T 15-216-2021 高层建筑风振舒适度评价标准及控制技术规程.pdf

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  • 具中: β一一顺风向一阶振型指数。 5.2.5高层建筑顶部横风向最大风振加速度可按下式计算:

    其中: βL——横风向一阶振型指数。

    aTmax 建筑顶部横风向最大风振加速度(rad/s") Wu 建筑顶部风压(kN/m)),可按附录A.1公式计算:

    aD,2=apmax H

    特种设备标准规范范本1000WgaBHC,R a Lmax M

    其中: B 扭转向一阶振型指数。

    ar,——建筑高度z处扭转向风振角加速度(rad/s"); β一扭转向一阶振型指数。

    5.3风振加速度风洞试验测试

    5.3风振加速度风洞试验测试

    5.4.1现场实测应结合当地地形条件和气象条件等,选择典型工况和不利工况。 5.4.2风振加速度现场测量应选用技术成熟、耐久性好、抗干扰性强、便于安装、维护和更换的加速 度或速度传感器,传感器应能满足量程、采样频率、分辨率、灵敏度、使用环境和寿命的要求。 5.4.3风振加速度实测应进行结构动力特性测试,可选择环境振动法、随机激振法或稳态正弦波激振 法等,通过测试结构动力输入与输出时的时程信号,获取结构的自振频率、振型、阻尼等结构动力特 性参数

    5.4.4加速度传感器的选用应满足以下要求

    层建筑还应对扭转向风振效应进行验算: 1当只有一个方向不满足时,可仅在该方向设计单向风振控制系统; 2当两个方向均不满足舒适度要求时,宜设计双向风振控制系统。

    1当只有一个方向不满足时,可仅在该方向设计单向风振控制系统; 2当两个方向均不满足舒适度要求时,宜设计双向风振控制系统。 6.1.2高层建筑风振控制系统的布置宜符合下列规定: 1风振控制系统宜根据需要沿结构主轴方向设置,形成均匀合理的结构体系; 2黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器宜布置在结构变形和速度较大的位置,且平面布置避免偏心; 3调谐阻尼器、主被动混合调谐质量阻尼器宜布置在结构顶层或所控制振型的峰值处:控制扭转 风振时,宜在结构顶层或所控制振型峰值处远离质心布置两个,或偏心布置; 6.1.3风振控制系统的设计使用年限不宜低于高层建筑结构的设计使用年限,当风振控制系统达到其 使用年限时应及时更换。 6.1.4风振控制系统在建筑结构服役期间,应符合下列规定: 1风振控制系统不应作为承载主体结构重量的构件;

    1风振控制系统宜根据需要沿结构主轴方向设置,形成均匀合理的结构体系; 2黏滞阻尼器、黏弹性阻尼器宜布置在结构变形和速度较大的位置,且平面布置避免偏心; 3调谐阻尼器、主被动混合调谐质量阻尼器宜布置在结构顶层或所控制振型的峰值处;控制 辰时,宜在结构顶层或所控制振型峰值处远离质心布置两个,或偏心布置; 1.3风振控制系统的设计使用年限不宜低于高层建筑结构的设计使用年限,当风振控制系统达 用年限时应及时更换

    6.1.4风振控制系统在建筑结构服役期间,应

    2在主体结构服役期内,风振控制系统应正常工作,各部件不应发生强度、疲劳破坏; 3在经历超越设计风荷载的风振侵袭后,应对风振控制系统及其连接部件进行检查;若发现风振 控制系统部件损坏或风振控制系统工作异常,应对风振控制系统维修、更换或加固; 4风振控制系统与主体结构之间应留有足够的空间,并采取防碰撞措施,在服役期内不应出现风 振控制系统与主体结构发生碰撞的情况; 5风振控制系统失效后,保证结构在设计风荷载作用下的安全。 3.1.5风振控制系统的设计,应便于检查、维护和替换,设计文件中应注明风振控制系统性能参数和 数量、使用的环境、检查和维护要求。 6.1.6对同时有抗震要求的建筑结构,可考虑风振控制系统的减震作用,并按现行《建筑抗震设计规 范》GB50011和本规程进行建筑结构和风振控制系统的设计,在震后及时检查、更换

    荷载作用下主体结构和风振控制系统所处的工作状态。 6.2.2风振控制系统所采用的阻尼器恢复力模型应采用合理的模型并经试验验证。 6.2.3设置风振控制系统的高层结构风振计算分析,应符合下列规定: 1当主体结构处于弹性工作状态,且风振控制系统处于线性工作状态时,可采用等效静力风荷载 法或弹性时程分析法计算结构风振作用效应。 2当主体结构处于弹性工作状态,但风振控制系统处于非线性工作状态时,可将消能器进行等效 线性化,采用等效静力风荷载法或弹塑性时程分析法计算结构风振效应;也可直接采用弹塑性时程分 析法计算结构风振效应 6.2.4设置风振控制系统的高层建筑结构的总阻尼比,应为主体结构阻尼比和风振控制系统附加给主 体结构的阻尼比之和。 6.2.5设置风振控制系统的高层建箱结构的总刚度,应为主体结构刚度和风振控制系统附加给主体结

    构的等效线性刚度之和

    6.2.6直接承受风振控制系统的结构构件计算应符合下列规定: 1应进行承载能力极限状态验算,其承受的作用力可根据设计风荷载作用下风振控制系统作用在 结构上的最大作用力确定; 2应进行正常使用极限状态验算,受弯构件挠度处应满足主体结构正常使用和风振控制系统正常 工作的要求; 6.2.7风振控制及支撑系统的极限控制力、极限位移和极限速度应至少超过设计最大值的20%。 6.2.8风振控制系统的性能参数可按附录C确定。

    2应进行正常使用极限状态验算,受弯构件挠度处应满足主体结构正常使用和风振控制系统正常

    6.3.1结构风振控制系统与主体结构的连接形式应根据具体工程情况和阻尼器类型合理选择。 6.3.2风振控制系统与主体结构的连接宜采用螺栓连接或销栓连接,也可采用焊接连接,连接应符合 相关国家标准要求。 6.3.3为安装风振控制系统而设置的连接件应满足刚度、强度和稳定性要求,并应符合相关国家标准 的构造措施要求。

    6.3.4风振控制系统的安装应符下列规定: 1进场应具有合格型式检验报告或产品合格证及合格的产品检验报告; 2不宜安装在太阳直射、雨水、温度较高和较低的部位,如不能满足环境条件时,应采取措施避 免系统材料和部件老化、锈蚀和液体因温胀而发生的泄漏: 3可在主体结构完成后进行或在主体结构施工时进行; 4安装完成后不应出现影响风振控制系统正常工作的变形; 5安装完成后,应采取覆盖或遮蔽等措施防止主体结构施工过程中灰尘、油污对风振控制系统产 生不利影响。

    6.3.4风振控制系统的安装应符下列规定:

    6.4.1风振控制系统型式检验报告、产品合格证、产品检验报告应由具备资质的第三

    6.4.2风振控制系统出厂检测的主要技术指标如下: 1黏滞阻尼器的出厂检测指标主要包括表观剪应变极限值、最大阻尼力、表观剪切模量、损耗因 子和滞回曲线等, 2电涡流阻尼器的出厂检测指标主要包括极限位移、最大阻尼力、阻尼系数和滞回曲线等; 3黏弹性阻尼器的出厂检测指标主要包括极限位移、最大阻尼力、阻尼系数、刚度系数和滞回曲 线等; 4调谐质量阻尼器的出厂检测指标主要包括质量、刚度系数、阻尼系数、自振频率、阻尼比、最 大行程、最大速度和极限控制力等; 5调谐液体阻尼器的出厂检测指标主要包括水箱形状、尺寸和水深、调谐液体阻尼器的质量、质 量参与系数、自振频率和阻尼比等; 6主被动混合调谐质量阻尼器的出厂检测指标主要包括惯性质量、刚度系数、阻尼系数、自振频 率、阻尼比、主动控制力的计算方法和阻尼器的最大行程、最大速度、极限控制力等。 6.4.3风振控制系统的产品检测应符合下列规定: 1黏滞阻尼器的力学性能检测应符合下列规定: 1)第三方抽样检测20%的同一工程同一类型同一规格数量的黏滞阻尼器,并且应不少于2个 检测合格率应为100%:

    第三方抽样检测20%的同一工程同一类型同一规格数量的黏滞阻尼器,并且应不少于2个 检测合格率应为100%; 2 黏滞阻尼器的检测频率应根据主体结构风振响应的主要频率确定;以主体结构风振响应的 主要频率为加载频率,以阻尼器在设计风荷载作用下最大位移为幅值进行往复循环加载试 验4×3600/T次(T为主体结构基本周期),黏滞阻尼器的主要设计指标误差和衰减量应不超

    过15%,同时黏滞阻尼器液体应不产生泄漏;对结构风振以第一振型为主的结构,可仅选 取结构第一振型频率的0.75倍、1倍和1.25倍作为检测频率; 3) 采用正弦激励法,以检测频率为加载频率,在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍设计位移之间 均匀选取6个值为加载振幅,通过往复加载试验测量阻尼器阻尼系数,实测阻尼系数与设计 阻尼系数之差应小于15%; 4)采用正弦激励法,以检测频率为加载频率,以设计速度为峰值速度,进行往复加载试验不 少于6圈,测量得到的阻尼力与设计阻尼力之差应小于15%,且阻尼器应不发生任何破坏; 5)对于超载耐压试验,要求黏滞阻尼器在1.2倍设计最大阻尼力作用下,保持10分钟应不发生 泄漏现象。对于电涡流阻尼器,不需要进行超载耐压试验。 2黏弹性阻尼器的力学性能检测应符合下列规定: 1)第三方抽样检测3%的同一工程同一类型同一规格数量的黏弹性阻尼器,并且应不少于2个 检测合格率应为100%; 2 采用正弦激励法,以检测频率为加载频率,在0.3倍阻尼器最大位移至1.2倍设计位移之间 均匀选取6个值为加载振幅,通过往复加载试验测量阻尼器的刚度、阻尼系数和阻尼力,实 测刚度、阻尼系数和阻尼力与其设计值之差应小于15%,且阻尼器应不发生破坏; 3)以主体结构风振响应的主要频率为加载频率,以阻尼器在设计静风荷载作用下的位移为平 衡位置,阻尼器在设计风荷载作用下最大位移为幅值,以主体结构基本周期为加载频率, 连续4小时进行往复循环加载试验,阻尼器的主要设计指标误差和衰减量应不超过15%; 4)黏弹性材料与连接钢板应具有良好的黏结性能,黏结界面不应发生先于母材的破坏。 调谐阻尼器的力学性能检测应符合下列规定: 1 第三方抽样检测20%的同一工程同一类型同一规格数量的调谐阻尼器,并且应不少于2个 当只有1个的时候,取1个; 2) 对调谐阻尼器的频率和阻尼比进行检测,检测合格率应为100%; 3) 调谐阻尼器的实测频率和实测阻尼系数与设计值的相对误差分别应小于1%和10%; 4 调谐阻尼器的弹簧和阻尼元件疲劳性能不应发生由风荷载产生的疲劳破坏;若风振控制系 统各组件不满足疲劳强度要求,应满足更换要求; 5 调谐阻尼器的惯性质量行程限位等安全保护措施应进行非破坏性试验,验证其有效性和可 靠性; 6)调谐液体阻尼器在安装完成后应检测水箱密闭性测试,并符合相关技术要求。 主被动混合调谐质量阻尼器的力学性能检测应符合下列规定: 1)对于小型主被动混合调谐质量阻尼器,安装前应进行组装试验。 2)对于大型主被动混合调谐质量阻尼器,安装前应进行比例模型试验,检验各种极端工况下 的阻尼器的控制性能、容错能力和可靠性。 3 主被动混合调谐质量阻尼器由若干子系统和零部件组成,应对每个子系统和零部件单独测 试,并进行联合测试检验,应满足设计要求以及符合国家有关设备产品标准的相关规定。 发便用品

    6.4.4风振控制系统的验收应符合下列规定

    1风振控制系统所用的钢材、焊接材料、紧固件、材料、支撑和连接件应具有质量合格证书, 合设计文件规定。 2根据现行行业规范《建筑消能阻尼器》JG/T209的规定对风振控制系统的类型、规格、尺寸 性能参数进行验收。

    A.1顺风向风振加速度计算

    WH=WR 2000μgW H P

    C, = 2IH 0.140 0.63(BH / L) (H / B)

    In——湍流强度Iz在结构高度H处的值,可取Is=Io H ,其中I1.为10m高名义端流度,又 10 应地貌粗糙度A、B、C、D类分别取0.12、0.14、0.23、0.39:

    高度时,取为100 ,对应地貌粗糙度A、B、C、D类的梯度高度分别为300m、350m、450m、550m 30 k一一系数,当H/B≥1时取0.07,当H/B<1时取0.15。 A.1.4顺风向一阶振型修正系数2可按下列公式确定:

    A.1.5顺风向风振共振系数R,可按下列公式确定:

    端流尺度Lz在参考高度H处的值(m); B一一迎风面宽度(m); H一建筑顶部高度(m)。 A.1.6顺风向广义质量M,可按下列公式确定:

    A.2.1横风向倾覆力矩根方差C可按下列公式确定:

    式中: D一一建筑平面进深(m); B一一建筑平面宽度(m); A.2.2横风向一阶振型修正系数2,可按下列公式确定:

    A.2.3横风向风振共振系数R,可按下列公式确定

    A.2横风向风振加速度计算

    A.3.1风致扭转力矩根方差C可按下列公式确定

    氏中 D一一建筑平面进深(m); B一一建筑平面宽度(m); A.3.2扭转向一阶振型修正系数2可按下列公式确定:

    A.3扭转向风振角加速度计算

    Ch =0.0066+0.015(D/B)2

    式中: β一—扭转向一阶振型指数。 A.3.3扭转向风振共振系数R可按下列公式确定:

    A.3.3扭转向风振共振系数R,可按下列公式确定:

    0.14K (U) D(B2 +D) (U≤4.5或6≤U≤10) 元 LB FT: F4.s exp|3.5 ln (4.5

    F、F分别为U=4.5和U,=6时F的值

    端流强度I,在结构高度H处的值I=I1o H =0.23 × 157.6 =0.125 10 10

    H>30m且小于梯度高度450m,瑞流尺度Lz在参考高度H处的值为

    H 157.6 L=100 =100 × 229.202 30 30

    4JLH VH 24.65 H: =0.073 1 + 71 0.212×229.202 1 + 71× 24.562 0.9 0.9 =0.117 JpH 0.212×157.6 0.212×47 1 + 6 1+3B 1+6× ×|1+3× VH 24.562 24.562 R = 1 =0.110 1+20× 0.212×47 1+20 L,B Va 24.562

    顺风向一阶临界阻尼比,为1.5%

    (2)横风向加速度计算

    0.12 0.12 [1 + 0.38(D / B)2 7 [1+ 0.38(47 / 47)2 47 (D / B)* + 2.3(D / B)2 0.12 [2.4(D / B)* 9.2(D / B)° +18(D / B) + 9.5(D / B) 0.15 (D / B) (47 / 47)* +2.3× (47 / 47)2 0.12 2.4×(47/47)49.2×(47 /47)3+18×(47/47)2+9.5×(47 /47)0.15(47/47)

    横风向一阶临界阻尼比≤,为1.5%

    45 4×0.015 i=1 1000WhgaBHC,a/R, 建筑顶部横风向最大风振加速度atm M 000×0.377×2.5×47×157.6×0.157×0.962×/0.971 =0.02893m/s 3.596×107

    (3)扭转角加速度计算

    扭转向一阶临界阻尼比5为1.5%

    4、一年重现期风压作用下加速度计算结果 同样的方法计算一年重现期风压作用下工况二建筑顶部加速度,从而得到一年重现期作用下建筑 顶部加速度结果如下表所示。

    B.4十年重现期风压作用下加速度计算

    年重现期风压下建筑顶部加速度,结果如下 B.4十年重现期作用下建筑顶部加速度

    查询表5.1.7,深圳市五十年重现期基本风压w

    B.5五十年重现期风压作用下加速度计算

    深圳市五十年重现期基本风压w.=0.75kN/m

    2000μgWk 2000×1.830×0.75 =46.865m/s p 1.25

    临界阻尼比取5%,计算五十年重现期风压下建筑顶部加速度,结果如下: 表B.5五十年重现期作用下建筑顶部加速度

    临界阻尼比取5%,计算五十年重现期风压下建筑顶部加速度,结果如下: 表B.5五十年重现期作用下建筑顶部加速度

    B.6高层建筑风振舒适度评价

    C.0.1黏滞阻尼器的性能参数,可按下式确定:

    式中:C一电涡流阻尼器的阻尼系数; Fm一电涡流阻尼器的最大阻尼力 电涡流阻尼器的性能参数也可按下列公式确定

    式中:V—电涡流阻尼器达到最大阻尼力的临界速度。 C.0.3黏弹性阻尼器的性能参数,可按下式确定:

    式中:Kef一一黏弹性阻尼器有效刚度; △u一沿消能方向黏弹性阻尼器的位移; F、F一一分别为黏弹性阻尼器在相应位移时的正向阻尼力和负向阻尼力。 C.0.4黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器附加给建筑结构的有效阻尼比水利技术论文,可按下式确定:

    Fa=C△"sgn(△) 4W o(Au+AD)

    C△k A

    F=Fm sgn(A&) A A

    式中:5。一一阻尼器附加有效阻尼比: w一第i个阻尼器在结构预期层间位移△uGBT标准规范范本,下往复循环一周所消耗的能量; W一设置阻尼器的结构在预期位移下的总应变能。 C.0.5调谐质量阻尼器的最优自振频率①r,和最优阻尼比E1,可按下式确定

    式中:一一结构第一自振圆频率。 C.0.6矩形水箱调谐液体阻尼器的自振频率①、阻尼比,和质量参与系数tr,可按下式确定:

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