三邊形桅桿風荷載譜模型試驗研究

孫遠,占冠元

摘 要：

對三邊形格構式桅桿進行了均勻流和兩種紊流下的高頻測力天平風洞試驗，得到了順風向、橫風向和扭轉向的氣動力系數以及脈動風荷載譜。采用基于風速譜的數學模型對順風向脈動風荷載譜進行擬合，驗證了該經驗公式在不同流場下的適用性。根據試驗所得橫風向和扭轉向脈動風荷載功率譜曲線的特點，建立由紊流激勵和旋渦脫落激勵兩部分組成的譜函數數學模型，最小二乘法擬合結果與風洞試驗結果吻合良好。橫風向脈動風荷載譜以紊流激勵為主，紊流強度15%時旋渦脫落激勵貢獻僅占10%，扭轉向脈動風荷載譜中旋渦脫落激勵貢獻明顯增大，達到40%。

關鍵詞：

格構式桅桿；高頻測力天平；風洞試驗；風荷載譜；參數擬合

中圖分類號：TU312

文獻標志碼：A 文章編號：16744764（2016）04010807

在風來流激勵下，作用于單體結構上的風荷載可以分為順風向、橫風向和扭轉向風荷載3類，目前對順風向脈動風荷載和風振響應的研究比較成熟，而對于橫風向和扭轉向風荷載的研究還很不足，主要集中在對氣動力譜的認識上。橫風向脈動風荷載主要由橫向紊流和旋渦脫落激勵兩部分組合而成，影響因素復雜，很難找出適用于各類結構形式的統一表達式和計算方法，扭轉風荷載主要是由建筑表面風壓的不對稱分布造成的，形成機理更加復雜，與順風、橫風向紊流和尾流激勵都有關系。

近年來，許多風工程專家采用風洞試驗的手段針對各種斷面形式的高層建筑結構提出了多種類型的橫風向、扭轉向的氣動力譜表達式[12]，其中針對矩形截面高層建筑的研究 [35]最多，部分研究成果還寫入了規范（如日本規范[6]）。……