高层建筑结构抗风设计综述

1、高层钢结构设计作业1高层建筑结构抗风设计理论综述与外形气动优化设计方法介绍 摘 要 本文首先综述了目前现有的风荷载计算方法，包括平均风荷载、顺风向的静动力风荷载，并着重介绍了横风向风荷载的作用机理、研究方法与计算理论。并针对高层建筑横风向风振问题介绍了关于几种气动优化设计方法的研究。 关键词 风荷载；横风向风振；气动优化设计1 平均风荷载风速观测记录表明风速由两部分组成：第一部分是长周期部分，其周期一般都在10min以上，另一部分是短周期部分，通常被称为脉动风，其周期常常只有几秒或者几十秒。一般情况下，第一部分的周期远离结构物的自振周期，其作用属于静力性质，而第二部分则与结构物的自振周期较为接

2、近，因此设计结构动力学的知识，且属于随机的动荷载。在工程实际应用中，通常将风荷载考虑为静力风与动力风的共同作用。本节主要综述静力风的计算方法，动力风会在下节中提到。1.1 基本风速基本风速的确定涉及到以下的几个标准：1） 标准地面粗糙度类别：因为近地风在遇到障碍物的时候风速会减小，其减小的程度与障碍物的尺度、密集度和几何布置有密切的联系。我国规范规定标准地面粗糙度类别为比较空旷平坦的地面，如田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。2） 标准高度：由于风速随着高度的变化而变化，我国规定离地10m高为标准高度。由此可见，气象站的风速仪应该放置于空旷平坦的地面且离地10m处来测量风速

3、。3） 标准重现期：重现期为T的基本风速，则在一年中只超越该风速一次的概率为1/T。我国规定基本风速的重现期为50年，那么超越概率为1/T=1/50=0.02。因此，不超过该基本风速的概率（即保证率）为由此可见，重现期50年的保证率为。4） 平均风的时距：我国规定平均分的时距为10min。5） 概率分布类型：一般地，我们研究的对象不会出现异常风的气候，称为良态气候。对于这种气候，我们可以认为年最大风速的每一个数据都对极值的概率特性起作用，因此，世界上许多国家把年最大风速作为概率统计的样本。由重现期和风速的概率分布获得该地区的设计最大风速，或称为基本风速。我国规定基本风速采用极值I型概率分布函数

4、进行统计分析。1.2 基本风压由伯努利方程可得风速与风压之间的关系式：式中的为空气容重，为重力加速度。因此基本风压以当地比较空旷平坦的地面上离地10m高处统计所得的50年一遇的10min平均最大风速为标准，按确定的。基本风压值不得小于。1.3 平均风荷载垂直于建筑物表面上的平均风荷载标准值应该按照下式计算：式中，为平均风荷载标准值，为风荷载体型系数，为风压高度变化系数，为基本风压。2 结构顺风向的静动力风荷载2.1 顺风向的静动力风荷载顺风向的风速由两部分组成，t时刻的风速可写作式中，为z高度处的平均风速，为z高度处的脉动风速。由此可得，t时刻 z高度处的风压为式中，表示z高度处的平均风压，表

5、示z高度处的脉动风压。由于脉动风速远小于平均风速，可忽略项。因此，对于平均风压可用前面所述的计算方法计算。对于脉动风压，其作用在结构物上时，同样也与结构物的形状有关，需要考虑体型系数。这时，作用在结构物某面上z高度处的脉动风压为作用于结构物上的脉动风荷载，对结构产生的动力响应与结构物本身的动力特性有关。当结构的刚度很大时，脉动风引起的结构风振惯性力则不明显，可略去，但需考虑脉动风的瞬时阵风荷载。当结构刚度较小时（柔性结构），除静力荷载外，还应该计算风振惯性力的大小，即风振动力荷载。如果风振动力荷载用表示，则柔性结构的总风荷载表达如下：在工程实际应用中，人们最关心的是用于设计的总风荷载是否是能够

6、保证结构安全的最大值。而脉动风是一种随机动力作用，应以概率理论为基础进行分析。因此，作用于柔性结构上的风振动力荷载应该具有某一保证率下的最大值，在工程中常用等效静力风荷载来表达。这时，上式可以改写成式中，是具有某一保证率的总风荷载，是具有某一保证率的风振动力风荷载（静力等效风荷载）。在工程实际中常用集中风荷载，此时上式为2.2 顺风向风振位移响应如图所示，在风垂直迎风面上l点和k点的坐标为（x,z）和（x,z），则这两点的脉动风压为(2-2)(2-1)图 1 迎风面上两点的脉动风压示意图2.2.1 运动方程由随机振动的振型分解法，任意高度z处的水平动位移可表示为(2-3)假设振型对质量分布和刚

7、度分布正交，阻尼项采用瑞雷阻尼，可得第j振型的运动方程：(2-4)式中，广义脉动风荷载为(2-5)(a)其中为建筑物第j振型的广义质量，表达式如下(2-6)2.2.2 位移响应根方差由随机振动理论，在频域内求位移根方差需要先输出位移谱密度。而位移谱密度则由输入的脉动风力谱密度得到。首先，由维纳-辛钦关系式，第j振型和第i振型广义力互谱密度由其互相关函数得到：(2-7)上式中和由(2-5)式确定，代入并简化可得，(2-8)式中，为l，k两点脉动风压互谱密度，为(2-9)将式(2-1)(2-2)代入，则(2-10)引入脉动风相干函数的平方根，则(2-11)其中为我国常采用的与高度等空间位置无关的达

8、文波特谱。(2-12)至此可得，按振型分解的随机振动理论，位移响应的谱密度为(2-13)式中当阻尼比很小且自振频率较为稀疏时，共振峰可以分开，上式中的交叉相可以忽略，则(2-14)(2-15)其中，n为脉动风频率，为第j阶自振频率，为第j阶阻尼比，为传递函数的模。由式(2-12)得到：于是可得到位移响应的根方差：(2-16)第j振型的位移响应谱密度有(2-17)则第j振型的位移响应根方差为(2-18)2.3 顺风向风振动力荷载当脉动风荷载作用于各质点上时，用向量表示，则N质点体系仅考虑水平运动的微分方程为(2-19)(2-20)因此， 上式右项即被称为风的广义外荷载，亦可称为等效静力风荷载，用

9、表示，即(2-21)按照振型分解法，(2-22)由多自由度体系的自振频率方程(2-23)(2-24)等效静力风荷载还可以写为因此可以看出，在脉动风的作用下，各质点处的等效静力风荷载可视为各振型上的惯性力作用。绝大部分时候一般只计算第一振型就足够了，并且考虑到峰因子g（保证系数）之后，可得集中动力风荷载(2-25)2.4 风振系数定义风振系数为静动力荷载与静力风荷载的比值，用表示(2-26)分别代入前文中的集中平均风荷载和集中动力荷载公式，得(2-27)我国规范中令(2-28)式中，为第一振型风振动力系数，其表达式如下：其中，而规范中则已经将制成表格供查阅。(2-29)(2-30)在高层建筑结构

10、中，一般仅考虑第一振型，取直线形状如下：(2-31)对于规则的高层建筑，质量分布为常数m，若第i层层高为，则，总层高为H，则广义质量为(2-32)由于水平静力风荷载和水平位移有以下的平衡方程：(2-33)对静力风荷载按振型分解后，第j振型第i层的惯性力为(2-34)式中，由此可得第i层静力风荷载用第一振型分解后的等效惯性力表达式(2-35)式中，和分别为10m高和建筑物顶部的静力风荷载。由此可得规则的高层建筑的风振系数式中，其中，影响的参数有和，其中建筑物高度、高宽比、与地面粗糙程度有关的指数及阻尼比的影响较为显著。规范针对混凝土高层建筑和钢结构高层建筑分别制定了脉动折算系数的表格可供查阅。3

11、 结构横风向风振3.1 概述自上世纪以来，工程界已逐渐了解顺风向脉动风荷载的作用机理，相应的抗风理论体系也已较为成熟。 Davenport 1961, Cermak J E.1977 ,Simiu E1973 1-4等人作为较早的研究者，其研究成果被多数国家的抗风设计规范所采用 GB50009-20126, NBCC 20027, AIJ 19968, ASCE Standrad 1995但随着高层建筑的建设，大量的试验研究与工程反馈表明，随着结构高度的提高，结构柔度增加、固有频率降低、结构阻尼减小，使得建筑的横风向荷载有可能大于顺风向荷。上世纪70年代后期以来，建筑物的横风向响应就已经引起风

12、工程界的关注（Kwok 1979, Solari, Islam, Kareem, Cheng）。通过测压和高频天平测力模型的风洞试验（Fediw A 1995, Kaimal A 1982, Flay R Yip D 1999) ，对高层建筑的横风向响应机理与荷载分布形式有了一定程度的了解（Marukuwa 1992, Liang S G 2002, Gu M 2004, Kawai H. 1997)。由于横风向气动阻尼对超高层建筑的横风向响应可能会有较大的影响，相应的研究也开始受到重视（Gu M 2004, Liang S G 1994, Mukawa H 1996， Holmes J D,

13、 2001）3.2、建筑物的横风向响应机理一般来说，产生横风向振动与荷载的机理有多个方面，包括（1） 结构物侧面的流体分离与漩涡脱落造成的横风向脉动力；（2） 来流紊流引起的横风向脉动力；（3） 与气动弹性效应有关的自激气动力；（4） 上风向其它建筑物的尾流气流引起的横风向脉动力；以上四项机理中，一般认为流体分离与漩涡脱落产生的涡激力所引起的横风向荷载是最主要的。由建筑物两侧的流体分离与漩涡脱落造成的横风向荷载一般称为结构横风向涡激共振力。建筑截面一般为矩形，图3.2.1为Jiming Xie在其文献中所描述的横风向荷载作用示意图12。总结许多学界与工程界人士的相关研究，可以这样描述，对一般建

14、筑而言，当风吹过建筑物时，气流在迎风面的楼角部分出现分离，形成向下游流动的漩涡，同时在建筑物的侧面产生指离建筑覆面的平均负压力与带有漩涡脱落特性的动态压力。如果建筑物是对称的，则在建筑物两侧产生的风压情况基本相似，所以横风向荷载的平均值互相抵消，但由于两侧的漩涡是交替脱落的，就产生了横风向的交替脉动力。这种交替涡流引起的与风向垂直的振动又叫做“涡激振动”。涡激振动一开始随漩涡的出现而产生，属于强迫振动，但随着振动加强又会有由振动控制的涡流发生表现出自激振动的特性。当横风向柔性的柱体，其自振频率接近于脉动频率时，涡激力就会进入共振，产生极大的横风向荷载。而且事实上，由于锁定现象（lock-in）

15、，只要当脉动频率接近结构固有频率约10%左右，结构物的振动就会控制漩涡脱落频率，使得即使外部风速稍有变化时，其漩涡脱落频率仍保持与结构固有频率一致。图3.2.1 横风向荷载作用示意图12涡激共振力发生的机理较顺风向荷载更为复杂。受到结构的几何形状、风场环境等许多因素的影响，横风向荷载不再符合准定常假定，横风向风荷载谱也不能根据来流脉动风速谱直接给出，很难建立解析模型。因此，风洞试验是目前研究高层建筑横风向风振响应的主要方法。其主要方法有：气动弹性模型试验、高频测力天平试验、同步测压试验。 建立实用计算方法通常就是依据风洞试验的结果对物理参数进行分析与归纳。例如加拿大国家建筑规范(NBCC）13

16、，即是通过大量的气动弹性模型风洞试验直接测得模型的横风向风振响应谱，然后将模型的质量、外形、频率、阻尼、风场等诸参数作为主要参数，通过拟合与归纳方法得到横风向等效静力荷载的简化计算公式，但其中也只提出了包含横风向涡激共振的内容，其余的横风向作用尚未提及。日本建筑协会建议规范（ AIJ 2012 ）14对横风向荷载的计算内容非常详细，其研究与计算方法也非常典型。AIJ采纳了Tamura 15、Kawai 16 等人的研究成果，采取高频测力天平的风洞试验方法对不同高宽比、厚宽比的模型进行试验，得到大量的基底弯矩风力谱数据，并结合数值模拟的方法得到了高层建筑横风向荷载的均方根升力系数、广义风力谱以及

17、关于厚宽比（D / B）、阻尼比、结构自振频率等参数的拟合公式，用于建立横风向荷载的简化计算方法。我国武汉大学的梁枢果教授也利用刚性模型同步测压试验方法得到不同厚宽比（D / B ）和不同高宽比H / R的矩形高层建筑横风力功率谱和据此回归得到的谱函数曲线，建立了简化计算方法7。我国建筑荷载规范（GB50009-2012)的横风向荷载计算方法则主要采纳了同济大学顾明与全涌教授等人的研究成果17-24。他们对横风向作用的研究手段与计算方法与Tamura等人非常相似的，利用高频测力天平试验方法，对不同高宽比、厚宽比的模型进行系列试验，得到大量的基底弯矩风力谱数据，并通过参数拟合得到更为精细的横风向

18、广义风力谱公式。在将研究结果用于规范计算时也比日本规范AIJ考虑了更多的变量，主要是增加了对气动阻尼与横风向背景分量的考虑，使计算方法更加精细和全面，但由此带来的代价是计算过程也相应复杂了许多。3.3、研究横风向风荷载的方法 横风向脉动风压谱不能应用与顺风向脉动风压谱类似的公式来计算。目前研究常用的手段包括风洞试验、计算流体力学(CFD)数值模拟和现场实测。 边界层风洞试验是研究超高层建筑风振响应的主要方法25-31，其主要途径有：气动弹性模型试验、高频测力天平试验、和同步测压试验。（1）气动弹性模型试验气动弹性模型直接模拟建筑外形与结构动力特性。风洞试验结果可通过简单的模型相似律求出实际建筑

19、物的风致响应。基于这种直接性，一般认为气动弹性模型的结果比较精确，因而常常用作对下述的两种刚体模型试验（高频测力天平试验与同步测压试验）的检验。气动弹性模型也常常用作测试气动阻尼的方法。 Kareem在他的研究27中表明，代表气动反馈的气动阻尼力常常是不能忽略的。事实上，由于气动弹性模型不但要求最大限度满足与建筑原型的几何相似，而且要求模型的质量、刚度与阻尼分布与原型相似，使得模型的设计与加工非常复杂，这在一定程度上影响了实际试验结果的精确性。此外，用气动弹性模型试验得到的是风致响应谱，而不是气动力谱，所以不适合用作对气动力谱的基础研究。最后，用气动弹性模型试验得到的结果只反映某一特定的结构动

20、力特性，不适合结构设计深化后的建筑物，这大大限制了试验结果的通用性。（2）高频测力天平试验高频动态天平是20世纪70年代逐步发展起来的。最早试图利用这种设备进行相关研究的是Davenport A G、Tschanz T、和Holmes J D33-37等人，他们首先指出了天平的固有频率必须很高。高频测力天平试验的上部模型为刚性，要求测力天平必须具有足够高的系统频率，这样在感兴趣的频响范围内，系统的动力特性对底部弯矩和扭矩的测试数据的增益将近似于1（即无畸变或小畸变）。最初的高频测力天平试验方法是建立在基阶摆动模态随建筑高度线性变化的基础上，用底部弯矩和扭矩表示风荷载广义力，通过高频天平测量底部

21、力矩的时程得到广义力的时程，进而通过求解运动方程得到高层结构的位移和加速度。目前有两种高频测力天平试验的基本方法用于弥补线性振型假定的误差：一种是由Holmes等提出的，通过对来流的阵风风剖面作一定的假设得到非线性振型的修正系数34；另一种是由Xie等提出的，通过增加测试底部剪力与数据拟合的方法识别实际阵风风剖面，然后直接得到非线性振型的气动力38。由于后者的适用性较强，特别是适合城市内的复杂地貌，已成为目前工程界应用的主要方法。Marukawa, Kanda, Xu及全涌等用五分量天平测量了中高层建筑的横风向气动力，研究了高宽比、宽厚比、风场、风向、扭矩分量、相关性、截面形状及角沿修正对高层

22、建筑横风向气动力谱的影响36-41。其中，Marukawa基于加速度响应与风速成正比的假定，给出了横风向响应的简化公式。同时为了方便估计横风向响应，提出了横风向倾覆弯矩功率谱密度的表达式。其中只考虑了强迫振动作用，不考虑气动正阻尼作用、“锁定”激励、驰振和颤振的影响。Kareem测量了各种截面形状的中高层建筑在市区和郊区风场中的横风向气动力谱，研究表明：感兴趣的频率范围内高宽比确实会影响谱的幅值和形状，但其试验中高宽比在46时其变化对横风向气动力谱的影响不大。全涌和顾明40-41拟合得到了折算横风向气动力谱及基底弯矩系数的经验公式，这些公式已被纳入我国建筑设计荷载规范GB50009-2012，

23、他们在此后的研究中补充了气动阻尼对横风向荷载的影响，并加入了振型修正系数。（3）同步测压试验 为了更准确地计算结构风荷载及风致振动，上世纪80年代风工程界开始把高层建筑的横风向气动力分成外加气动力和气动阻尼力两部分进行研究。外加气动力通过测量风作用在静止模型上的力而得到。多数高层建筑是对雷诺数不敏感的钝体结构，折算外加气动力谱只受结构外形和风场环境的影响，与试验风速和结构响应无关，因此可直接对刚性模型表面风压进行空间积分得到气动力谱，并且可以适用于不同动力特性的建筑在不同来流风速的情况22。同步测压试验可以得到比较详细的外部气动力在建筑表面的分布，所以可通过与结构效应的影响函数结合，应用于特别

24、复杂的结构体系，如北京央视大楼（Xie， 2005）29。但同步测压试验一般要求建筑表面比较平整与光滑。 Cheng、梁枢果30-32等对模拟风场中刚性模型表面风压进行空间积分，给出了高层建筑的横风向气动力谱，分别研究了相关性、紊流度、紊流尺度、旋涡脱落、长宽比、高宽比等对横风向气动力的影响。Cheng推导了用紊流强度和紊流尺度表示的横风向气动力谱的经验公式30。梁枢果31-32研究不同长宽比、高宽比的矩形棱柱体在边界层风洞中典型迎角下的横风向气动力，提出了矩形高层建筑横风向气动力谱的经验公式，建立了相对完整的横风向动力风荷载解析模型。这一模型包括了横风向动力风荷载沿高度变化信息和空间相关信息

25、。计算流体力学(CFD)数值模拟的方法目前还处于研究阶段，采用CFD方法计算结构设计风荷载的结果可靠性与工程应用要求之间还有较大的距离。近年来建造的超高层建筑上有些安装了健康监测系统，这为研究建筑横风向响应提供了宝贵的资料。某些实测数据与风洞试验结果之间有着较好的一致性，如香港国际金融中心二期大楼的实测结果（Li, Xie, To & Zhi 2009）39。但大部分实测数据是在风速并不是很高的情况下得到的，实际风场特性与风洞模拟的极端风时的大气边界层有一定出入，造成直接可比性方面的局限。3.4 横风向荷载的计算方法目前为止，国内外对高层建筑横风向风致响应及等效静力荷载的计算方法都已做

26、过不少研究，但还不能满足工程应用的实际需要。例如加拿大Western ONTARIO大学风洞试验室就曾做过许多研究工作，而加拿大国家建筑规范（NBCC-2010)采用基于气动弹性试验的风洞试验结果，提出了横风向风振响应的计算公式，但其中也只提出了包含横风向涡激共振的内容，其余的横风向作用尚未提及。日本建筑协会建议规范（ AIJ 1996 ）对横风向荷载的计算内容就目前而言是最详细的，其采纳了Tamura Y、Marukawa H等人的研究成果。他们的研究中，采取高频测力天平的风洞试验方法对不同高宽比、宽厚比等因素的模型进行试验，得到大量的基底弯矩风力谱数据，并通过数值模拟的方法得到横风向风力谱

27、拟合公式。由此，AIJ在以基阶模态的惯性荷载为横风向等效静力荷载的前提下给出横风向等效静力荷载的计算方法。我国对这方面也做了相应的研究，全涌、顾明（2004）采取与Marukawa H等人采用相似的高频测力天平试验法，也得到了横风向基底弯矩功率谱。但与后者不同的是，顾明等在数值拟合上采取了不同的参数拟合方式，并对场地条件做了更细化的分析。并且，依据MGLF法及横风向基底弯矩的测试结果给出了背景分量的计算方法，较AIJ在理论上更为严谨，同时也考虑了气动阻尼40与振型修正分析结果38，在计算上分别引入了气动阻尼比与广义气动力的振型修正因子，提高了精度。中国建筑荷载规范（GB50009-2012)采

28、用了顾明等人的研究结果。现概括以上提及计算方法：（1） 加拿大规范中横风向风振加速度反应计算公式7： （3-1）其中：横风向风振响应加速度；：建筑物横风向自振基阶频率；：峰值因子，一般取3.04.0；W、D：建筑物横风向与顺风向尺寸；：建筑物的平均体积密度；：重力加速度；：横风向的基阶振型阻尼比；：建筑物顶部平均来流风速。在实际应用中，将（1-1）式得到的楼顶加速度乘上各楼层的质量与相对振型位移就得到各楼层的横风向荷载。（2） 日本规范中横风向风振加速度反应计算公式为8： （3-2）其中：建筑物顶部横风向风振加速度均方根值；B :迎风面宽度；：建筑物顶部设计风速下动压力；：建筑物单位高度质量；

29、：倾覆力矩系数： （3-3）：横风向规格化风力谱系数，按下式计算： （3-4）N为谱曲线中的峰个数，按以下条件取值：常数与的带宽有关，峰值频率取决与边比D/B，可分别按下式计算：与加拿大规范类似，在实际应用中，将（1-2）式得到的楼顶加速度乘上各楼层的质量与相对振型位移就得到各楼层的横风向荷载。（3）关于中国建筑荷载规范6 关于横风向荷载计算的内容，本文直接引用全涌、顾明在文献40,41中的研究成果：1）共振响应分量 其中，：共振分量峰值因子，取为，为基阶自振频率；H:建筑总高；：建筑z 高度处附属质量；：基阶广义质量；建筑物顶部设计风压；：振型坐标；，：分别为仅考虑基阶振型的折算基底弯矩功率

30、谱、横风向气动阻尼比与结构阻尼比，按文献40中拟合公式计算；：横风向广义气动力振型修正因子，按下式取值：其中为振型指数（），为平均风速剖面指数。值得指出，中国建筑荷载规范中隐含假设了振型函数，因而这一振型修正因子并未直接出现。此外，中国建筑荷载规范中还假设建筑物的质量分布是均匀的，因而上式中参数m(z)/M1*也未直接出现。2） 背景分量 基于MGLF方法的基本思想，建立基于基底弯矩响应的等效静力风荷载的计算方法：其中为背景分量峰值因子，取3.5；为横风向基底弯矩系数，按文献40中拟合公式计算。3） 荷载组合 我国建筑荷载规范（GB50009-2012)基于上述方法提出了相应的横风向荷载计算公

31、式，对基底弯矩系数、横风向折算基底弯矩功率谱等内容以图表的方式进行表达，但本质上是一致的。4 针对高层建筑横风向风振的气动优化措施研究随着高层建筑设计经验的累积和研究发现，结构高度的提高与高强材料的使用带来结构柔度增加、固有频率降低、结构阻尼减小等动力特性的变化，使得建筑的横风向荷载有可能大大高于顺风向载，成为控制荷载。又由于横风向荷载的产生主要是由于涡激脱落，因此，在工程中，高层建筑的抗风设计除了一些被动措施如设置抗风阻尼器等方法外，还可以采用对外形的气动优化措施，以减小涡脱激励的产生。对此的研究和工程应用列举如下：Alex P.To等42研究了在建筑中部高度处在中间开洞和周边开洞的影响，试

32、验表明两种措施都能有效地减少结构顺风向响应，而周边开洞对于对于减少结构的横风向响应效果更好。从功率谱也可以看出，两种措施都能减小漩涡脱落的峰值，且周边开洞效果更好。M.Gu等43（2004）利用HFBB技术，研究了正方形截面在不同切角、开槽下横风向基底弯矩谱的变化，试验表明切角和开槽能有效地较少横风向基底弯矩，能大幅度降低峰值的幅值。切角和开槽比（b/B）为5%、10%和20%比较得，10%时对减少峰值的幅值效果最好，5%和20%对峰值幅值的减少差不多。张耀春、王春刚等444546研究了在建筑不同高度处开洞和不同开洞率的影响，研究表明洞口的设置减小了建筑物所受的总体平均风荷载,但并非洞口越大减

33、小风荷载越多。在建筑物上部开洞,对减小基础所受弯矩非常有利,在中上部开洞对减小谢壮宁、石碧青等47研究了在深圳京基金融中心设备层设置三种不同通风走廊的抗风效果，当没有受到明显干扰的情况下，气动措施效果显著，不同开敞方案在100年重现期风速下可以减少8.2%-21.2%的峰值基底弯矩，10重现期加速度的消减在16%-5%，但在受到上游地王大厦的干扰时，由于在所关心的重现期内KFC的响应为地王大厦的尾流所控制，导致气动措施失效，不过在漩涡脱落频率附近，仍然可以看到气动控制措施的显著效果。注意到采用气动措施（尤其是局部的开槽和开洞）均会在不同程度地减少建筑的使用面积，Tse等48（2009）就将气动

34、措施和经济效益联系起来，他们以一个正方形截面的超高层建筑为对象，在切角和开槽之后将建筑的高度相应增加，以保证改变后的建筑的使用面积相等，再对各模型做谱和响应分析，最后从造价来做评价，结果显示虽然切角和开槽使建筑的高度增加了，但每建筑面积的工程造价还是减少的。李波等49（2010）采用同步测压技术，研究了具有不同锥率的锥形超高层建筑脉动风荷载特性（模型高0.6m,缩尺比为1:400,模拟建筑高度为240m），研究表明，超高层建筑采用锥形轮廓后，延长了来流在建筑物侧面漩涡脱落的卓越频率，横风向升力系数功率谱峰值小幅下降，对横风向风致效应起控制作用的超高层建筑十分重要。参考文献1 Irwin, Pe

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