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壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性影响的研究的任务书
任务书
课题名称：壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性影响的研究
研究背景：
风荷载是高层建筑中的主要荷载之一，对高层建筑的结构安全和稳定性至关重要。在建筑结构设计中，需要考虑建筑周围风场的影响，通常采用规范中提供的地面热力学粗糙度来计算风荷载。然而，地面的粗糙度对于高层建筑的风荷载特性影响仍需深入研究。
研究目的：
本研究旨在通过分析不同壁面粗糙度的高层建筑在风荷载下的结构响应，探究壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性的影响，并为建筑结构设计提供参考依据。
研究内容：
1.文献综述和分析，梳理相关研究进展和研究现状，并归纳壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性的影响因素。
2.通过数值模拟，研究不同壁面粗糙度的高层建筑在风荷载下的结构响应，分析壁面粗糙度对建筑结构的刚度、自振频率、位移响应以及风荷载分布的影响。
3.基于所得结果，绘制壁面粗糙度与风荷载关系图，并分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数，探究壁面粗糙度对高层建筑结构安全性的影响。
研究方法：
1.使用ANSYS等有限元分析软件，建立高层建筑的数值模型，并考虑不同壁面粗糙度情况下的风荷载分布。
2.采用模态分析方法，研究建筑在风荷载下的自振频率、振型及刚度特性。
3.运用ANSYS等有限元分析软件，计算分析建筑在风荷载下的位移响应。
4.根据规范中的描述和计算方法，分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数。
5.通过对比计算所得结果，绘制壁面粗糙度与风荷载关系图，并分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数，验证壁面粗糙度对建筑结构安全性的影响。
研究步骤：
1.收集分析相关文献，梳理壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性的影响因素。
2.建立高层建筑的有限元模型，并设置不同壁面粗糙度的风荷载条件。
3.采用模态分析方法，得出建筑在风荷载下的自振频率、振型及刚度特性。
4.运用有限元分析软件，计算分析建筑在风荷载下的位移响应。
5.根据规范中的描述和计算方法，分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数。
6.通过对比计算所得结果，绘制壁面粗糙度与风荷载关系图，并分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数，探究壁面粗糙度对高层建筑结构安全性的影响。
预期成果：
1.对不同壁面粗糙度条件下的高层建筑结构在风荷载下的响应进行数值模拟研究，并总结出不同壁面粗糙度对高层建筑风荷载特性的影响因素。
2.绘制出壁面粗糙度与风荷载的关系图，并分析不同壁面粗糙度条件下的建筑结构安全系数，为建筑结构设计提供参考依据。
3.提出有关改善高层建筑结构在风荷载下的稳定性和安全性的建议和措施。
研究时间：
2022年6月-2023年12月
参考文献：
1.庄胜华,戚春春,李柏年等.建筑表面扰动对风荷载特性影响的基建筑结构安全分析研究[D].长沙:中南大学,2018.
2.J.Cui,J.Hu,K.Li,etal.NumericalInvestigationoftheEffectofCoarseRoofDiscontinuitiesonWindLoadsonTallBuildings.JournalofWindEngineeringandIndustrialAerodynamics.2017,170:153-163.
3.杨舜金,孙伟,方红波等.风荷载下建筑结构汽蚀破坏及其对结构安全性的影响.《工程力学》.2018,35(4):202-209.