發(fā)布時間：2020-10-27 07:20

　　 傳統(tǒng)的超高層建筑結(jié)構(gòu)風致響應分析將風荷載視為平穩(wěn)隨機過程,即對于某一風向角,建筑物高度處的參考風速假定為常數(shù),在此基礎(chǔ)上結(jié)合風洞試驗數(shù)據(jù),用來估計在此風向角下的結(jié)構(gòu)風響應峰值。然而,在臺風經(jīng)過時,建筑物附近的實際風速隨時間而變化。在實際運營中,由氣象部門提前預測臺風風速時變分布的上下邊界值,通過邊界分析理論,結(jié)合高頻底座測力天平(High-frequency Force Balance,HFFB)風洞試驗數(shù)據(jù),能夠預測每個時刻結(jié)構(gòu)響應的邊界值,對超高層建筑在臺風過程中的響應邊界進行估計,這有助于人們采取必要的措施,如啟動振動控制設(shè)備或?qū)嵤┦枭⒂媱?以應對臺風災害,對結(jié)構(gòu)工程的防災減災具有重要的價值。本文對超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用下的結(jié)構(gòu)風致響應邊界評估方法展開研究,主要研究工作如下:(1)提出了一種超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用下的結(jié)構(gòu)風致響應邊界評估方法:將傳統(tǒng)Duhamel積分方法與凸模型理論相結(jié)合,推導出一種Duhamel-凸模型理論來評估結(jié)構(gòu)風致響應邊界。采用Duhamel-凸模型理論結(jié)合HFFB風洞試驗數(shù)據(jù)得到非平穩(wěn)風荷載作用下超高層建筑的邊界響應。最后將傳統(tǒng)Duhamel積分方法計算的結(jié)果和本章理論得到的結(jié)果相對比,顯示了該理論的有效性和在實際工程運用的可行性。(2)將傳統(tǒng)的Newmark-β法與區(qū)間理論相結(jié)合,推導出了Newmark-區(qū)間理論,用來評估超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用下的風致響應�？紤]不同時刻風荷載之間的相關(guān)性,并用自相關(guān)系數(shù)函數(shù)來表示,通過Cholesky分解,消除不同時刻風荷載之間的相關(guān)性,然后再結(jié)合HFFB風洞試驗對超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用下的風致響應進行區(qū)間評估,以廣州西塔(GZWT)為案例,評估廣州西塔在非平穩(wěn)風荷載作用下的風致邊界響應,然后將傳統(tǒng)Newmark-β方法的計算結(jié)果和本章結(jié)果相對比,證明了該理論在實際工程運用的可行性和有效性。(3)基于區(qū)間理論的一種Monte Carlo邊界分析方法:根據(jù)區(qū)間過程的模擬方法,生成若干條樣本函數(shù),這些樣本函數(shù)不僅滿足區(qū)間邊界條件,同時也滿足自相關(guān)系數(shù)函數(shù)的要求。每條樣本函數(shù)作為外激勵,運用Newmark-β法或中心差分法等進行結(jié)構(gòu)動力學分析得到系統(tǒng)響應的時程曲線,統(tǒng)計每一時刻所有響應值的最大值和最小值,為該時刻響應的上下邊界值,最后繪制響應隨時間變化的上下邊界函數(shù)曲線,這種方法不僅適用于線性系統(tǒng)還適用于非線性系統(tǒng)及復雜連續(xù)的結(jié)構(gòu)�？紤]風荷載的非平穩(wěn)“時變”特性,在臺風來臨之前,預測風速的大概上下邊界值,結(jié)合HFFB風洞試驗數(shù)據(jù),運用Monte Carlo邊界分析方法來評估超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用下的風致響應,可為結(jié)構(gòu)工程抗風減災提供重要的參考價值。
【學位單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU973.213
【部分圖文】：

超高層建筑

圖 1-2 臺風對建筑物的破壞圖2 凸模型理論及區(qū)間理論的研究現(xiàn)狀2.1 凸模型理論的研究現(xiàn)狀本文將凸模型理論和區(qū)間理論結(jié)合傳統(tǒng)確定性動力學求解結(jié)構(gòu)響應的方法，wmark-β 法[7]，Wilson-θ[8]，Duhamel 積分法[9]等，推導出邊界分析理論，將邊界分論與 HFFB 風洞試驗相結(jié)合，提出了一種能夠預測超高層建筑在非平穩(wěn)風荷載作用結(jié)構(gòu)響應動態(tài)邊界的新方法。近幾十年，國內(nèi)外學者對凸模型理論及區(qū)間理論做了大量的研究，并取得了很大展[10-11]。20 世紀 60 年代，由于數(shù)學經(jīng)濟、數(shù)學規(guī)劃、數(shù)值逼近以及最優(yōu)控制等多的需要，數(shù)學出現(xiàn)了一個新的分支—凸分析[12-14]。它的基本內(nèi)容相對于其他的數(shù)學通俗易懂，且應用十分廣泛，因此，有關(guān)凸分析的書籍、著作以及應用文獻不斷的

圖 2-1 華南理工大學風洞實驗室-2 所示，為華南理工大學風洞實驗室的效果圖，驗室的洞體組成、收縮段、試驗段、穩(wěn)定段等。風洞試驗室的段長為 24 m，模型.4 m、高為 3 m，為了可以容納更多的和大比例的試驗模型，風直了徑為 4 m 的轉(zhuǎn)盤。交流電機的功率為 250 kW，為動力系統(tǒng)驗室的風速范圍為 0～30 m/s，連續(xù)可調(diào)，能夠?qū)Ω鞣N風環(huán)境進
【參考文獻】

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本文編號：2858241