大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著結(jié)構(gòu)體系、建筑材料、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代建筑朝著高度越來(lái)越高、跨度越來(lái)越大的方向發(fā)展，使得工程結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)質(zhì)量輕、柔度大、阻尼小和自振頻率較低的特性，風(fēng)荷載往往成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要荷載。目前，風(fēng)洞試驗(yàn)方法仍然是結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究的最主要方法，但由于其是縮尺模型試驗(yàn)，風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M的湍流度難以達(dá)到實(shí)際值，描述流體特征的重要參數(shù)雷諾數(shù)也比實(shí)際值低2到3個(gè)數(shù)量級(jí)。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是最直接可靠的手段，可以有效驗(yàn)證和改進(jìn)風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值風(fēng)洞的結(jié)果及模

2、擬方法，促進(jìn)整個(gè)風(fēng)工程研究方法的發(fā)展。
　　本文列舉了國(guó)內(nèi)外幾起大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)遭受風(fēng)災(zāi)破壞的例子，指出大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)因質(zhì)量輕、阻尼小、自振周期小而對(duì)風(fēng)荷載十分敏感，因此抗風(fēng)設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。而傳統(tǒng)最常用的抗風(fēng)研究手段風(fēng)洞試驗(yàn)、CFD數(shù)值模擬均存在一定的局限性和不足，推動(dòng)結(jié)構(gòu)原型風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)十分有必要;國(guó)內(nèi)外由于受制于實(shí)測(cè)所需的人力物力成本及有線(xiàn)實(shí)測(cè)在布線(xiàn)上的問(wèn)題，對(duì)于大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)研究極少。本課題組首次開(kāi)發(fā)出基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的風(fēng)場(chǎng)

3、實(shí)測(cè)系統(tǒng)，較好的解決了以上的問(wèn)題，可望促進(jìn)大跨度空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)的大規(guī)模開(kāi)展，促進(jìn)風(fēng)工程研究的進(jìn)步。
　　介紹了風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)的基本理論，脈動(dòng)風(fēng)速是風(fēng)速中的動(dòng)力成分，無(wú)論在宏觀(guān)上還是在微觀(guān)上都是隨機(jī)的，因此風(fēng)工程中用隨機(jī)振動(dòng)的方法分析風(fēng)速。文章介紹了隨機(jī)振動(dòng)的基本知識(shí)和分析方法如FFT、相關(guān)性分析等，風(fēng)特性分析的幾種參數(shù)定義如湍流度、陣風(fēng)系數(shù)等，包括一些經(jīng)典的脈動(dòng)風(fēng)速功率譜，介紹了已有根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)、CFD數(shù)值模擬得到的大跨度屋蓋

4、結(jié)構(gòu)上風(fēng)荷載分布特性。
　　文章闡述了本課題組開(kāi)發(fā)的風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成，包括風(fēng)速風(fēng)向傳感器、風(fēng)壓傳感器的相關(guān)參數(shù)，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)技術(shù)，實(shí)測(cè)軟件的系統(tǒng)構(gòu)架、功能和編制原理。
　　在實(shí)驗(yàn)室完成了系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)，實(shí)測(cè)系統(tǒng)在電風(fēng)扇產(chǎn)生的周期變化的風(fēng)場(chǎng)作用下，風(fēng)速風(fēng)向測(cè)點(diǎn)和風(fēng)壓測(cè)點(diǎn)的功率譜均在同一個(gè)頻率達(dá)到峰值，驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性;隨后將本應(yīng)用于工程—國(guó)家體育場(chǎng)大跨度屋蓋風(fēng)速風(fēng)向?qū)崪y(cè)上，獲取了大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)