高层建筑荷载、地下水开采与地面沉降耦合研究

针对城市化进程中高层建筑不断增加,由地下水开采和高层建筑荷载叠加作用共同引发的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系推广到黏弹塑性,并考虑孔隙度、渗透系数、土体变形参数随有效应力的动态变化关系,建立高层建筑荷载、地下水渗流与地面沉降有限元数值模型,详细研究了地下水开采及高层建筑荷载叠加影响下的地面沉降特征.结果表明:地下水开采和高层建筑荷载叠加作用下的地面沉降存在耦合效应,由地下水开采和高层建筑荷载叠加作用引起的地面沉降值小于同一条件单独抽水和仅存在高层建筑荷载作用下地面沉降值之和.耦合效应随着地下水开采层位埋深的变大而减弱.沉降初期,线性叠加效应明显,随着时间的延长,耦合效应趋于稳定.     

高层建筑群对地面沉降影响的模型试验研究

通过室内模型试验，研究了上海地区典型地质条件下高层建筑群工程环境效应对地面沉降的影响，探讨了在高层建筑群工程环境效应作用下不同土层的变形特点、相邻建筑物之间的相互影响状况、高层建筑群对中心及周边区域地面沉降的影响以及沉降影响范围、土层中应力（包括土压力、孔隙水压力）的变化规律等．试验研究结果表明：上海软土层是地面沉降的主要组成部分；高层建筑群工程环境效应造成的城区地面沉降的特点是距建筑物1倍基础宽度范围内的地面沉降大于建筑本身的沉降，尤以相邻建筑之间中心区域地表的沉降量最大；密集高层建筑群之间地表变形存在明显的沉降叠加效应，并使沉降量超过容许值，从而带来不稳定因素．     

顶部透空构件的模拟及对高层建筑风荷载的影响

对于高层建筑而言,受风洞自身尺寸的约束,试验模型通常采用较小的几何缩尺比。对于顶部百叶窗,尺寸小且布设面积大,以较小的几何缩尺比无法实现完全真实模拟。寻求一种既可以满足科学研究及工程建设精度要求,又简便易行的模拟方法,成为了当前该类建筑风洞试验模拟的改进方向。对一实际变截面超高层建筑,分别以不同的几何缩尺比和顶部透空率,进行了局部及整体模型风洞试验。基于不同透空率的顶部透空构件天平实验所得平均压力系数表明,透空率的差异可以改变建筑表面的风荷载分布情况且通过透空率相似的小几何缩尺比来代替大比例模型进行风洞试验是可行的。基于顶部透空率不同的整体天平试验的风振响应计算同样显示,顶部透空构件透空率的差异可以较明显的改变建筑物的风致振动响应。对选定透空率的顶部透空构件的天平试验与下部主体结构的测压试验进行整合风振计算,结果表明该计算结果与对应顶部透空率下的常规整体天平试验风振计算响应基本一致,从而说明通过下部主体结构刚性模型测压试验及顶部透空构件高频天平试验来实现高层建筑整体综合风洞试验的模拟方法是可行的。     

高层建筑结构设计中风荷载的探讨

随着现在建筑美学的发展和使用功能的要求,现代建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展。因此在结构设计中风荷载越来越重要,有时至起决定性的作用。本文主要阐述作用在结构上的风压、风力和风振系数、复杂高层建筑和大跨建筑结构风振系数和风振响应的精确方法以及风洞试验数据的处理方法。     

论城市建设对地面沉降的影响

随着城市建设的快速发展,由于大规模城市建设所造成的地面沉降日益显著。本文阐述了地面沉降的概念和引起地面沉降的影响因素,分析了城市建设引起地面沉降的表现,以上海市为例对城市建设引起地面沉降进行了实证分析。     

煤矿排水对地面沉降的影响分析

在煤矿开采引发的地面沉降的众多因素中,地下水的抽排通常是重要的因素之一。本文以贵州松河井田为例,在考虑抽排水的因素影响下通过数学模型预测沉降量,从而完善沉降预测结果。     

基于PSInSAR和GIS空间分析的南通市区地面沉降监测

为提高永久散射体雷达差分干涉测量(PS-InSAR)技术中大气延迟相位提取精度,在采用滤波方法从残余相位中提取大气延迟相位时,提出了基于结构函数的最佳滤波方法及滤波窗口大小的自动确定方法;并对PS(permanentscatterer)点的线性形变速率进行空间分析,了解其数据分布,探测离群值,然后进行Kriging插值,以获得高分辨率的沉降速率图.为验证方法的有效性,以江苏南通市区为试验区域,采用2006—2007年间15幅Envisat卫星SAR(synthetic aperture radar)图像进行地面沉降监测.结果表明,该方法有利于确保大气延迟相位的提取精度,获得了南通市区高分辨率的沉降速率图,发现南通市区存在多个沉降漏斗,但在2006—2007年间没有出现沉降速率特别大的沉降漏斗,大部分区域的沉降速率不超过11 mm.年-1.     

地面沉降对防潮闸的影响分析

地面沉降已成为天津主要地质灾害之一.文章通过实例分析了地面沉降与防潮闸沉降之间的关系,讨论了闸体沉降对防潮闸的稳定性、泄洪能力、挡潮功能等方面的影响,指出闸体沉降已造成闸室抗滑稳定性不满足规范要求,现状泄洪能力、挡潮功能较原设计标准已大大降低,并提出了应对建议.     

通州区城市扩张对地面沉降的影响

地面沉降是一种不可补偿的永久性环境和资源损失.在北京"市府东移"的战略背景下,通州城区快速扩张、基础设施加速建设、人口急剧增多,都会对通州沉降漏斗的演变造成新的压力.本文基于ENVISAT ASAR(2003—2010年)和RADASAT-2(2010—2016年)两个时段的时间序列SAR影像,利用最新的永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-In SAR)技术提取高精度的沉降数据,并结合地下水水位数据、土地利用数据,采用GIS空间分析方法,分析通州区地面沉降的时空演化特征及其成因.结果表明:1)2003—2010年,漏斗中心的最大年沉降速率为88.55 mm/a,2010—2016年的最大年均沉降速率达到127.58 mm/a,其沉降呈不断加重的趋势,这两个阶段的区域最大累积沉降量达到1 219.45 mm.2)2016年建设用地面积较2003年净增202.38 km2,达到433.85 km2,建设用地的主要转入来源为绿地.建成区的持续扩张、大量的生态用地被侵占,致使通州城区地面沉降加速演变.3)城市人口增多带来用水量的增加,导致地下水开采量的增加.四个水位监测点上的水位标高的均出现不同程度的下降且与沉降的趋势有很高的相关性.     

高层建筑静力等效风荷载研究

静力等效风荷载是联系风工程师和结构工程师的纽带,在国内外的风荷载规范中都具有重要意义．文章系统地介绍了国内外对高层建筑静力等效风荷载的研究成果,阐述了各种静力等效风荷载的物理意义．比较了各自的优缺点,以供我国有关研究和设计人员参考．     

高层建筑玻璃幕墙结构上的灾害性荷载研究

玻璃幕墙结构在灾害性荷载作用下，常常发生破坏和脱落，研究了与玻璃幕墙相关的荷载效应的性质和计算方法，为合理，科学地选择作用玻璃的最不利荷载组合提供了依据，文中还介绍了由作者编制的计算程序完成的工程实例分析。     

高层建筑局部构件的风荷载效应

我国现行的建筑结构荷载规范给出的垂直于建筑物表面的风荷载标准值计算公式为:WK=βZ×μS×μZ×wo,对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋结构,应采用风振系数来体现风压脉动的影响。高层建筑在高度为Z处的风振系数为:βZ=1+ζνφ/μZ,风振系数被定义为全部计算风压与静风压之比。它反映了风的脉动作用对结构的动力扰动效应,与主体结构的自身动力特性有关。由它算得的风压数值并不是建筑表面的真实风压,而是考虑主体结构作为弹性体,有本身的动力放大作用,针对结构动内力所采用的等效折算风压。然而,高层建筑中的局部构件,比如阳台栏…     

水文地质特征对城镇地面沉降的影响分析

地面沉降涉及资源、环境、经济和社会等多个方面,影响城市和地区的可持续发展,已成为21世纪国内外城市主要地质灾害,严重制约了我国社会、经济的可持续发展。这与水文地质特征有着密切的联系,通过对两者关系的调查,对城市地面沉降问题提出一些预防及治理措施。     

地面沉降以及地下水污染对生态环境的影响

随着我国城区建设项目环境影响评价制度和技术的不断完善,近几年在环评中,人们越来越意识到除了运用一般工业类项目的环境评价方法及原理外,更加重视生态环境地质和地球化学因素的影响,预测地质介质在自然因素和人为因素作用下所发生的变化对生态环境影响.     

复杂连体双塔高层建筑的风荷载特性

通过风洞试验研究了具复杂截面的连体双塔高层建筑的风荷载特性,并进行了单塔试验比较.将风压沿截面进行积分求出沿坐标轴方向的合力,然后反算为沿坐标轴方向的整体体型系数.结果表明:风压沿高度变化不大,整体体型系数沿高度递减;单塔最大体型系数对应的风向角偏离坐标轴15°;就双塔连线方向(x向)体型系数而言,上游塔略小于单塔情形,下游塔小于单塔的50%,垂直双塔连线方向(y向)体型系数略小于单塔y向,连体部分的y向体型系数约为2.0,x向为零.分析认为:上游塔对下游塔的遮挡作用使下游塔整体体型系数减小,下游塔降低了上游塔尾流的速度和背面负压,也使上游塔整体体型系数略为减小;但是由于尾流的复杂化,上下游塔局部风压比单塔有所增大.综合分析试验结果,文中最后提出了类似工程的风荷载取值建议.     

基于概率分析的高层建筑风荷载组合方法

基于高频天平试验和Copula Frank函数构建了高层建筑风荷载两正交方向分量效应的联合概率分布函数,并基于应力准则和考虑变量之间的相关性,求解具有一定保证率的风荷载组合系数.最后,将采用本文组合方法、Solari组合方法和Asami组合方法得到的总效应与真实的总效应进行对比.结果表明,本文方法给出的组合系数可使风荷载的总效应与真实值趋于一致,传统组合方法计算得到的风荷载总效应过于保守.     

高层建筑背景静力等效风荷载分布

根据典型高层建筑模型的风洞试验结果,得到了脉动风荷载在高层建筑顺、横风向沿高度的分布规律及其相关性,对有关文献中多种背景静力等效风荷载分布规律表述方法的精确性进行验证;根据对比结果,拟合出具有不同几何参数的高层建筑背景静力等效风荷载在顺、横风向沿高度的分布规律公式,并验证.结果表明,所给出的典型高层建筑背景静力等效风荷载的分布公式精度高,简单适用,对修订高层建筑风荷载规范具有参考价值.     

高层建筑的扭转风荷载功率谱密度

利用高频天平技术，在四种不同风场中对13种不同尺寸的矩形超高层建筑的刚性模型进行了风洞试验，测量了这些模型的基底扭矩，即一阶广义扭转风荷载，考察了风场类型、模型长细比、厚宽比对高层建筑扭转广义风荷载谱的影响，并拟合出一个以风场类型、模型长细比、厚宽比为参数的高层建筑扭转广义风荷载谱的闭合表达式．通过与国外有关文献给出的结果的对比，验证了拟合公式的精度．     

Y形平面高层建筑风荷载研究

介绍了Y形平面高层建筑结构刚性模型在均匀流场和紊流场中三种风向角下的三维风荷载风洞试验结果，分析了Y形平面建筑物三维风荷载的数值模型，获得了一些对工程设计有参考意义的数据和结论．