3.3 高层连体建筑结构的简化模型 9

3.3.1 计算假设 9

3.3.2 简化模型 10

4 强风作用下高层连体建筑结构响应分析算例 14

4.1共轭复指数随机激励及有关响应分析 14

4.1.1 共轭复指数随机函数 14

4.1.2 复模态分析 14

4.1.3典型随机激励下的响应特性 19

4.1.4 共轭复指数随机激励情形 21

4.2 双轴对称连体结构 22

4.2.1 建立物理模型 22

4.2.2 建立动力学方程 23

4.2.3 运用复模态分析法进行求解 26

4.2.4 共轭复指数随机风速功率谱模型 27

4.2.5 求解系统状态变量响应的协方差函数矩阵 28

4.3 非对称连体结构 29

4.4 计算结果分析 29

4.4.1 双轴对称连体结构 29

4.4.2 非对称连体结构 33

结论 51

致谢 52

参考文献 54

附录A  MATLAB源程序代码 55

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.1.1 课题研究的背景

风灾发生频繁，持续时间长，影响范围广。国内外统计资料表明，风灾对人民生命财产造成的损失位居所有自然灾害之首，全球每年由于风灾造成的损失可达近百亿美元，主要包括工程结构的损坏、倒塌以及由此引起的人员伤亡和财产损失。

据媒体报道，2004年14号强台风“云娜”在我国浙江省台州市登陆，最大风速达58.7m/s，直接经济损失181.28亿元。同年，北美的飓风造成2000多人死亡，直接经济损失约500亿美元。2005年美国“丽塔”、“卡特里娜”飓风造成逾千人死亡，经济损失在700亿至1300亿美元之间[1]。

2002年16号台风侵袭我国浙江省平阳县，南麓岛出现56.7m/s的大风，金乡镇有30多间房屋和两间厂房倒塌，初步估计损失超过3000万元，几乎所有出事房屋都是近几年建造的新房。同期河南省体育馆遭9级大风破坏，屋面板被掀起。而根据最初的设计要求，该体育馆应能抵抗10级以下的大风。1989年9月4日美国南加利福尼亚遭受Hugo飓风，49%的建筑物物面受损，大多数破坏发生在物面转角、边缘和屋脊等部位。1986年7月11日我国上海市东郊沿海地带发生连续性强龙卷风，造成25人死亡，损失房屋4800余间，直接经济损失超过2600万元。2003年8月2日下午，雷暴雨中突如其来的旋风把上海大剧院的屋顶掀去了一大块，部分屋顶险些被揉成“纸团”，3cm宽的避雷钢带被卷成了麻花形，顶楼平台上直径为10cm的不锈钢防护栏有10多米被扭曲。

对于高层建筑，尽管国内外至今少有因强风作用而倒塌的报导，但强风荷载会引起高层建筑承重结构的过载，进而发生塑性变形，脉动风会使结构产生损伤积累，同时造成围护结构的严重破坏以及超限摆动，从而影响结构的安全性和舒适度。

例如1926年，美国福罗里达州的一次飓风使得一座17层大楼Meyer Kiser的两个钢框架分别出现0.6m和0.2m的水平塑性变形[2]。据报道，该座大楼的玻璃等围护结构几乎全被损坏，隔墙重度开裂，整个结构发生严重摇晃。1965年11月，英国某电站的三座高达113m的冷却塔在飓风中倒塌。1969年，捷克的一座高达180m的钢筋混凝土电视塔因横向风振动位移达1m而开裂。1971年，美国波士顿某新建不久的高为241m的大楼在强风作用下，有16块窗玻璃破碎，49 块玻璃严重损坏，100块玻璃开裂。