摘要
超高层建筑在受到水平动力荷载尤其是风荷载作用时其动力响应会变的较大，极有可能产生结构安全性和舒适性等问题。通过设置附加装置来减小结构风振响应以及满足舒适性的要求是常用的设计方法。传统的调谐质量阻尼器TMD往往会出现设备质量过重以及鲁棒性差等问题，而惯容阻尼器能克服TMD以上缺点，本文在现有研究的基础上考虑了风速风向的随机性对惯容阻尼器控制超高层建筑结构风致响应进行了可靠性分析，主要的研究内容以及结论如下： （1）对风速风向联合分布函数方法进行分析，基于武汉地区历年的风速风向样本采用阶段极值方法进行统计分析，利用最小二乘法进行参数拟合并用剩余标准差和相关系数对拟合效果进行检验，得到服从Gumbel（极值Ⅰ型）分布的风速风向联合分布函数。 （2）基于风速风向联合分布函数，建立惯容阻尼器控制超高层建筑风振响应可靠性分析理论。通过构造满足风振舒适度要求的结构功能函数，在风速和风向联合分布函数的基础上计算超高层建筑的顶部风振加速度响应和位移响应，并将其与规范规定的结构顶部加速度限值和层间位移角限值进行比较，计算得到单个风向角下超越限值的概率，并基于条件概率确定所有风向角下超越限值的总概率，进而得到不同重现期下超高层建筑结构在满足规范限值要求条件下的可靠度。 （3）基于一栋实际超高层建筑同步多点测压风洞试验获得的结构各个节点的气动力，通过该建筑所在位置处的风速风向联合分布函数，在时域上对超高层建筑风致加速度响应和位移响应进行计算分析，对超高层建筑结构风振加速度响应和位移响应进行可靠性分析，其结论为：将惯容阻尼器TMDI拓扑层参数改为-1并在此基础上考虑降低惯容阻尼器的设备质量，此时24个风向角下对应10年重现期原始结构顶部加速度响应极值的可靠度为93.60%，惯容阻尼器TMDI控制下的可靠度为95.70%，TID控制下的可靠度为97.80%。在50年重现期下原始结构层间位移角满足严格限值要求的可靠度为99.30%，惯容阻尼器TMDI控制超高层建筑结构满足要求的可靠度为99.80%，TID控制超高层建筑结构满足要求的可靠度为99.90%。在100年重现期下原始结构层间位移角满足严格限值要求的可靠度为97.10%，惯容阻尼器TMDI控制超高层建筑结构满足要求的可靠度为98.01%，TID控制超高层建筑结构满足要求的可靠度为98.60%。在可靠性分析过程中发现不同风向角下的可靠度指标都不相同，而风向角是影响结构风振响应的一个重要因素，因此考虑风速风向联合分布对惯容阻尼器控制超高层建筑风振响应可靠性的影响十分有必要。 本文的研究结果和结论为超高层建筑风振控制可靠性分析提供参考。
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