大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)及理論分析研究.pdf

1、隨著科技的進(jìn)步與新型輕質(zhì)、高強(qiáng)材料的使用，建筑物不斷向跨度越來(lái)越大、高度越來(lái)越高的方向發(fā)展，導(dǎo)致建筑物的柔度越來(lái)越大，自振頻率與結(jié)構(gòu)阻尼也越來(lái)越小，結(jié)構(gòu)動(dòng)力敏感性變大，風(fēng)荷載成為此類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主控荷載。同時(shí)，大跨結(jié)構(gòu)與超高層建筑往往是某區(qū)域的地標(biāo)性建筑，因此有必要對(duì)這些建筑的風(fēng)致荷載進(jìn)行深入研究，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全。
　　 本文以廣州國(guó)際會(huì)展中心為工程背景建立了風(fēng)效應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)試了2008年臺(tái)風(fēng)“鸚鵡”登陸時(shí)風(fēng)特性及風(fēng)致

2、振動(dòng)響應(yīng)，獲得了有實(shí)際工程意義的大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。采用功率譜峰值拾取法、頻域分解法以及隨機(jī)減量法拾取其振動(dòng)模態(tài)，將實(shí)測(cè)結(jié)果與有限元數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，評(píng)估了數(shù)值計(jì)算的有效性；在時(shí)域內(nèi)利用隨機(jī)減量技術(shù)評(píng)估了大跨屋蓋結(jié)構(gòu)非線性阻尼比特征，并給出了隨振幅非線性變化的阻尼比的取值范圍；在大氣邊界層風(fēng)洞中對(duì)該大跨結(jié)構(gòu)開(kāi)展同步多點(diǎn)測(cè)壓試驗(yàn)，在時(shí)域與頻域內(nèi)詳細(xì)分析風(fēng)致荷載特性。在相同條件下，對(duì)比風(fēng)洞試驗(yàn)加速度響應(yīng)結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的差異，評(píng)估了

3、風(fēng)洞試驗(yàn)手段的有效性。
　　 通過(guò)對(duì)某一大跨平屋蓋結(jié)構(gòu)開(kāi)展6種來(lái)流湍流工況下的同步多點(diǎn)測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)，從渦心位置與旋渦作用范圍深入研究了錐形渦的發(fā)生、發(fā)展機(jī)理。基于測(cè)點(diǎn)的脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜特性分析了特征湍流中旋渦脫落特點(diǎn)，分析了測(cè)點(diǎn)的概率統(tǒng)計(jì)特性，評(píng)估了脈動(dòng)風(fēng)壓的非高斯特性。
　　 本文基于近海岸100米高測(cè)風(fēng)塔的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析獲得了臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)平均風(fēng)速剖面與湍流度剖面。在大氣邊界層風(fēng)洞中重現(xiàn)此臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)與規(guī)范B類風(fēng)場(chǎng)條件，分

4、別對(duì)某一體育場(chǎng)剛性模型開(kāi)展了測(cè)壓試驗(yàn)工作，詳細(xì)分析與對(duì)比了兩類風(fēng)場(chǎng)條件下大跨屋面風(fēng)荷載分布規(guī)律特征，評(píng)估了臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)條件下風(fēng)荷載取值。
　　 對(duì)兩個(gè)雙曲面大跨屋蓋結(jié)構(gòu)開(kāi)展了風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)，詳細(xì)分析了雙曲面屋蓋結(jié)構(gòu)體型系數(shù)的變化規(guī)律，并與規(guī)范值進(jìn)行比較。同時(shí)以某一大跨度火車站建筑為工程背景，研究其在規(guī)范B類風(fēng)場(chǎng)條件下的風(fēng)致荷載特性，分析了站臺(tái)軌道上火車數(shù)量對(duì)屋面風(fēng)荷載的影響，基于測(cè)點(diǎn)的概率密度函數(shù)討論了峰值因子的取值。
　　

5、本文基于POD技術(shù)將風(fēng)壓場(chǎng)分解為僅與時(shí)間有關(guān)的主坐標(biāo)和僅與空間有關(guān)的本征向量的組合。編制了三角網(wǎng)線性插值法、最近鄰點(diǎn)法、距離反比法和克里金法的Matlab插值法程序，對(duì)本征向量進(jìn)行空間插值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大跨屋蓋風(fēng)荷載的空間預(yù)測(cè)，并從時(shí)域、頻域以及統(tǒng)計(jì)特征上對(duì)比了4種插值方法獲得的預(yù)測(cè)風(fēng)壓的誤差水平。最后介紹了POD縮階技術(shù)結(jié)合CQC法和SRSS法計(jì)算風(fēng)致響應(yīng)的過(guò)程，揭示了利用POD縮階技術(shù)能大幅減少計(jì)算工作量。
　　 本文綜合應(yīng)用現(xiàn)