某大厦楼顶桅杆天线涡激振动控制分析

某超高层大厦在无地震和强风时发生异常振动，大厦内人员振感强烈。初步判断是楼顶桅杆天线发生涡激共振，并引发主体结构高阶振型共振效应。计算桅杆天线顶部风速并与各阶振型的涡激振动临界风速对比，判断桅杆天线在特定风场条件下发生频率为2.11Hz的涡激共振，与现场实测结果基本吻合。建立大厦结构的有限元模型，计算桅杆天线涡激共振荷载并以正弦波荷载的形式输入到模型中，分析不同输入角度下主体结构的动力响应情况。结果表明，桅杆天线2.11Hz的涡激共振引发主体结构高阶振型共振响应；沿135°或315°输入正弦波荷载时动力响应最大；主体结构的动力响应沿楼层呈波动形态；峰值加速度响应满足中国规范限值，但大于日本风振舒适度规范H-90级别限值，导致了显著的振感。对桅杆天线设计了三个振动控制方案，输入不同频率的正弦波荷载，分析改造后的桅杆天线对正弦波荷载频率的敏感性。结果表明，所提出的三个方案均能有效减小主体结构和桅杆天线的动力响应，且提高了最不利正弦波荷载频率，降低了桅杆天线发生涡激共振的概率。