超大跨度多肢屋蓋風(fēng)荷載隨機(jī)特性研究.pdf

1、大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)因其新穎創(chuàng)新的豐富形態(tài)和大空間優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于大型公共建筑。目前《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》明確規(guī)定大跨度空間結(jié)構(gòu)需要開展風(fēng)洞試驗(yàn)獲得結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)荷載特性，從而進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)。大跨度多肢屋蓋因其弧度大、轉(zhuǎn)角多以及分肢狹窄等外形特點(diǎn)，其周邊具有撞擊、分離和再附等復(fù)雜的空氣流動(dòng)特征，因此大跨屋蓋的表面風(fēng)壓表現(xiàn)出典型的非高斯特性。同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，非高斯特性風(fēng)壓的脈沖現(xiàn)象是造成結(jié)構(gòu)局部破壞的主要原因。而且由于目前規(guī)范采用風(fēng)壓服

2、從高斯分布的假設(shè)估計(jì)建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓極值，通常低估了風(fēng)壓極值，這也為大跨屋蓋抗風(fēng)設(shè)計(jì)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患，因此，有必要深入研究服從非高斯分布的風(fēng)壓極值的估算方法。另一方面，在進(jìn)行大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)，通常需要對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)荷載分區(qū)以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，目前荷載分區(qū)工作通常是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)人為確定，這具有很強(qiáng)的主觀性和不確定性。為了解決在人為荷載分區(qū)帶來(lái)的主觀性強(qiáng)的弊端，也亟需通過(guò)研究發(fā)展客觀可靠的方法確定多測(cè)點(diǎn)極值荷載間相似指標(biāo)從而對(duì)具有復(fù)

3、雜外形的大跨度屋蓋進(jìn)行風(fēng)荷載分區(qū)。本文主要內(nèi)容包括：
　?、倩诖罂缍榷嘀萆w剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)，詳細(xì)分析復(fù)雜大跨度屋蓋的風(fēng)壓分布規(guī)律和非高斯性，分別通過(guò)高階統(tǒng)計(jì)量法和柯爾莫哥洛夫假設(shè)檢驗(yàn)方法對(duì)風(fēng)壓時(shí)程進(jìn)行非高斯判別，結(jié)果表明在大跨屋蓋結(jié)構(gòu)在迎風(fēng)屋檐、轉(zhuǎn)角等區(qū)域表現(xiàn)出明顯的非高斯特性。
　　②針對(duì)基于高斯分布假設(shè)的峰值因子法的局限性，分別利用三種非高斯求解方法得到大跨度多肢屋蓋峰值因子。其中，改進(jìn)峰值因子法的理論基礎(chǔ)Poiss

4、on假設(shè)對(duì)于窄頻譜是不成立的，且該方法的適用范圍僅限于峰度大于3的情況。另一方面，目標(biāo)概率法僅僅滿足超越概率的要求，無(wú)法反應(yīng)出隨機(jī)過(guò)程的概率特性。相比較而言，Sadek-Simiu法理論更加完善，結(jié)果更加合理，但仍存在部分?jǐn)?shù)據(jù)擬合不準(zhǔn)確的情況。
　　③針對(duì)改進(jìn)峰值因子法中對(duì)帶寬參數(shù)的考慮不足，提出了修正帶寬的非高斯峰值因子求解方法，改進(jìn)方法有效改善原方法取值偏大的現(xiàn)象，結(jié)果適用于具有任意頻譜特性的大跨度屋蓋表面風(fēng)壓的極值因子估計(jì)。

5、結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證，本研究提出的方法在精度上有明顯優(yōu)勢(shì)，在各風(fēng)向角工況下平均誤差小于10％，證明該方法可有效應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。
　?、軐?duì)比了中美日規(guī)范對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載設(shè)計(jì)的差異，針對(duì)我國(guó)規(guī)范陣風(fēng)系數(shù)法會(huì)嚴(yán)重低估一些區(qū)域極值脈動(dòng)風(fēng)影響的弊端，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果提出建議的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)荷載公式。首次將灰色關(guān)聯(lián)模型應(yīng)用于風(fēng)向角分區(qū)，提出了一種同時(shí)對(duì)風(fēng)向角和測(cè)點(diǎn)聚類的簡(jiǎn)化思路。利用K-means聚類法對(duì)等效工況下各測(cè)點(diǎn)極值風(fēng)壓分區(qū)，結(jié)果客觀且簡(jiǎn)潔合