應(yīng)用譜本征變換模擬高層風(fēng)速時(shí)程.pdf

1、現(xiàn)在城市的高層、超高層建筑越來(lái)越多,其結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕柔,所以風(fēng)振響應(yīng)必須引起重視。為對(duì)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)有一個(gè)比較符合實(shí)際的模擬和預(yù)估,其方法多采用基于Monte Carlo隨機(jī)模擬的時(shí)域分析方法。目前的模擬方法中,原型譜表示法相對(duì)于線性濾波法,具有高精度和魯棒性等特征,特征在工程實(shí)際中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。正交分解(POD)型譜表示法的核心是以對(duì)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(guò)模態(tài)截?cái)喙?jié)省

2、計(jì)算量。本文的研究主要在POD型譜表示法的精度、誤差、運(yùn)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(shí)際運(yùn)用時(shí)風(fēng)場(chǎng)隨機(jī)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(lái)精確的模擬高層建筑風(fēng)場(chǎng)。給出了特征正交分解型譜表示法模擬公式,研究了運(yùn)用模態(tài)截?cái)嗨鶐?lái)風(fēng)場(chǎng)模擬的誤差和復(fù)雜風(fēng)場(chǎng)特征正交分解的特性。使用Matlab和Fortran兩類語(yǔ)言編制程序,對(duì)比分析了模態(tài)截?cái)嗟挠?jì)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?cái)嘣诮o模擬帶來(lái)的誤差得到有效的控制下,在計(jì)算效率方面也得到了較好的提高。
　　(2)針對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振的特點(diǎn),使用一套確定該類結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載的精細(xì)化方法。該方法的流程包括風(fēng)振響應(yīng)分析和靜力等效兩個(gè)階段,每個(gè)階段分為平均分量、背景分量和共振分量3個(gè)部分分別進(jìn)行研究。風(fēng)振響應(yīng)分析時(shí),背景響應(yīng)分析采用準(zhǔn)靜力方法;共振響應(yīng)分析綜合運(yùn)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(shí),等效靜力風(fēng)荷載的背景分量采用荷載響應(yīng)相關(guān)系數(shù)法分析,其共振分量表示為多個(gè)主要參與振型慣性力的組合?；谶@個(gè)方法,對(duì)一高層(廈門國(guó)際商務(wù)營(yíng)運(yùn)中心)進(jìn)行了等效風(fēng)荷載的計(jì)算和研究,驗(yàn)證了方法的有效性。
　　(3)將基于本征正交分解的譜表示法應(yīng)用于風(fēng)速模擬。引入隨機(jī)過(guò)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(shù)。基于Karman譜和Davenport譜模擬了廈門國(guó)際商務(wù)營(yíng)運(yùn)中心的風(fēng)荷