[01154767]超高层建筑结构风效应的关键技术研究及其应用

本项目围绕超高层建筑风效应研究和抗风设计的重大理论和技术需求,在多项国家自然科学基金项目的支持下,针对超高层建筑风效应评估与风效应控制的关键理论和技术问题开展攻关,在超高层建筑结构风效应的现场实测研究、超高层建筑风洞试验与风振分析的新技术和新方法、群体超高层建筑的风干扰效应以及超高层建筑的风效应控制四个方面取得了创新性突破： 1.建立了我国华南地区标志性超高层建筑风效应的远程多点同步实测基地,前后历时十余年,对多次台风过程中超高层建筑结构的风场特性与结构风致响应进行了现场实测。本项目建立的空间三维风速风向非平稳分析模型能够更好地表征空间三维风速风向的局部变化特征;提出考虑气动力特征的超高层建筑结构模态参数识别方法。 2. 发展了超高层建筑风洞试验和风振分析的新技术、新方法。通过大量工况的风场调试深入研究了大气边界层风场被动模拟的技术手段;提出了与完全二次型相关法（CQC）具有相同精度的大型复杂结构风振响应的快速算法--谐波激励法,并在此基础上提出了计算超高层建筑等效静风荷载的扩展荷载响应相关法（ELRC）;提出了高频底座测力天平（HFFB）试验信号的动力校准方法,在此基础上建立了基于HFFB技术的超高层建筑三维耦合振动响应和相应的等效静风荷载计算方法。 3. 开展了迄今为止依然是国际上规模最大的群体超高层建筑风干扰效应风洞试验研究。首次开展了对三个建筑物间的干扰效应的系统性研究,提出描述建筑物间干扰效应分布规律的有效定量表示方法,深入研究两栋和三栋超高层建筑间的风致荷载、风致舒适性、建筑表面风压的变化规律。在此基础上,提出了一些可供实际应用参考的建议条款,被国家及广东省建筑结构荷载规范所引用。 4. 从超高层建筑的气动抗风方法和结构抗风优化设计两方面出发,深入研究了超高层建筑风效应的控制技术。从整体和局部两个维度提出了建筑立面变化的整体气动抗风措施和设置局部透风槽的局部气动抗风措施,可有效地削减超高层建筑整体和局部气动荷载。提出了基于风速风向联合概率分布的抗风优化设计方法,在保证结构安全性和舒适度的同时,有效降低了工程造价。 本项目获国家发明专利3项、实用新型专利1项,软件著作权4项。发表代表性论文27篇,其中被SCI收录13篇,EI收录14篇。有关高层建筑风干扰效应的研究成果写入了国家《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）和广东省《建筑结构荷载规范》（DBJ 15-101-2014）。2017年10月通过了广州市生产力促进中心组织的科技成果评价,以赖远明院士为组长的专家组对该成果的评价意见为“整体上达到了国际先进水平,在结构响应快速算法和等效静风荷载计算方法、群体超高层建筑的风干扰效应、超高层建筑的风效应控制等方面达到了国际领先水平”。 本成果已经在鹏瑞深圳湾壹号广场、合肥恒大中心C地块主塔楼、宁波恒大城市之光广场C3-4#主塔、广州三诚国际项目、广州金融城AT090902地块项目、广州利通广场、广州国际金融中心等重大实际工程项目,取得了良好的社会和经济效益。