研究：正确的阻尼模型加快高层建筑的建设

　　研究人员发现，多层建筑的组装过于谨慎，以抵御风力。

　　这是因为在估计阻尼方面存在一些困难——阻尼是一种消除能量的方法，目的是精确地控制高层建筑中的振动运动，如噪音和机械振荡。

　　今天发表在《结构》杂志上的研究结果解决了这个问题，由布里斯托尔大学的一个研究小组编制，他们研究了伦敦(英国)一座150米高的建筑的阻尼和固有频率特性，这些特性是通过最小的监测系统从全尺寸的风致响应中获得的。

　　一般来说，结构在动力荷载作用下的响应受其阻尼的强烈影响。

　　为了方便起见，已经开发了一些数学阻尼模型，尽管它们不能准确地描述其背后的物理过程。事实上，由于缺乏普遍接受的原则来预测复杂系统中的阻尼因子，导致主要使用经验模型，而这些模型不能准确地推广到所有类型的建筑物。作为目标之一，本研究旨在通过研究阻尼来解决这一缺陷

　　该研究的主要作者、布里斯托尔大学民用、航空航天和设计工程学院的丹尼尔·冈萨雷斯-费尔南德斯解释说:“在评估了与一系列因素(包括时间、振幅、风速和风向)相关的已确定模态参数后，我们发现，在固有频率的情况下，振幅和时间是主要影响因素，在阻尼比的情况下，振幅是主要影响因素。

　　识别出的固有频率随监测时间和响应幅值的变化分别归因于占用率增加下的质量增加和大幅度结构软化。

　　“在不同相对风向下测量的总阻尼和风速之间确定的趋势表明，主要影响观察到的模态阻尼变化的是建筑物横向运动的幅度，而不是空气动力风特性。”

　　该团队使用了一组三个加速度计和一个超声波风速计来测量自该结构首次建成以来的一年时间里，该结构顶部的风致振动和相关的风况。

　　从估计的加速度功率谱密度中确定了固有频率和阻尼比，并与风数据进行了相关。研究了几个环境参数，包括相对于建筑运动的风的大小和相对方向。本文还采用了塔的有限元模型来支持实验结果。

　　风的影响是高层建筑设计的一个主要问题。在这种情况下，显著的不确定性可归因于阻尼及其来源等重要现象。此外，考虑到这些系统的复杂性，底层的预测模型需要验证。这就是原位测量的模态特性，如固有频率和模态阻尼，为模型更新提供重要资源的地方。

　　丹尼尔说:“对于高层建筑来说，居住者的舒适度与风引起的摇摆直接相关，这可能会干扰居住者的日常活动和整体健康。”此外，这些见解可能在未来应用于改进设计和减轻振动对结构的负面影响，以提高其性能，延长其寿命并降低失效风险。

　　“近年来，了解这些问题变得越来越重要，因为高层建筑越来越纤细，因此对风致振动更敏感。”

　　论文:

　　Daniel Gonzalez-Fernandez等人在《结构》中发表的“从全尺寸风致响应中识别高层建筑的不同模态参数”。

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