應用譜本征變換模擬高層風速時程.pdf

1、現(xiàn)在城市的高層、超高層建筑越來越多,其結構越來越輕柔,所以風振響應必須引起重視。為對結構的風振響應有一個比較符合實際的模擬和預估,其方法多采用基于Monte Carlo隨機模擬的時域分析方法。目前的模擬方法中,原型譜表示法相對于線性濾波法,具有高精度和魯棒性等特征,特征在工程實際中已經得到了廣泛的應用。正交分解(POD)型譜表示法的核心是以對功率譜矩陣的特征值分解取代原型譜表示法中的Cholesky分解,物理意義明確且可通過模態(tài)截斷節(jié)省

2、計算量。本文的研究主要在POD型譜表示法的精度、誤差、運算速度、加速算法等以前研究較少涉及的方面開展,希望能給出在工程實際運用時風場隨機模擬方法的合理選擇指引。主要工作包括以下方面:
　　(1)研究了用POD型譜表示法來精確的模擬高層建筑風場。給出了特征正交分解型譜表示法模擬公式,研究了運用模態(tài)截斷所帶來風場模擬的誤差和復雜風場特征正交分解的特性。使用Matlab和Fortran兩類語言編制程序,對比分析了模態(tài)截斷的計算效率。研究

3、表明,POD型譜表示法具有非常明確的物理意義,模態(tài)截斷在給模擬帶來的誤差得到有效的控制下,在計算效率方面也得到了較好的提高。
　　(2)針對高層建筑結構風振的特點,使用一套確定該類結構等效靜力風荷載的精細化方法。該方法的流程包括風振響應分析和靜力等效兩個階段,每個階段分為平均分量、背景分量和共振分量3個部分分別進行研究。風振響應分析時,背景響應分析采用準靜力方法;共振響應分析綜合運用本征正交分解法(POD法)和Lanczos向量直

4、接疊加法。靜力等效時,等效靜力風荷載的背景分量采用荷載響應相關系數(shù)法分析,其共振分量表示為多個主要參與振型慣性力的組合。基于這個方法,對一高層(廈門國際商務營運中心)進行了等效風荷載的計算和研究,驗證了方法的有效性。
　　(3)將基于本征正交分解的譜表示法應用于風速模擬。引入隨機過程功率譜的本征正交分解代替譜矩陣的Cholesky分解,形成所謂譜本征變換技術?；贙arman譜和Davenport譜模擬了廈門國際商務營運中心的風荷