超高層建筑風(fēng)荷載反分析識(shí)別研究.pdf

1、超高層建筑具有柔度大、阻尼小、迎風(fēng)面大等特點(diǎn)，對(duì)于這些建筑來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)就是，側(cè)向荷載－－風(fēng)荷載是其最主要的控制因素。風(fēng)力的大小對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全有重要影響，但是在實(shí)際工程中，要準(zhǔn)確測(cè)量結(jié)構(gòu)每一個(gè)位置受到的風(fēng)力是十分困難甚至是不可能的。而一般而言，響應(yīng)測(cè)量的精度要比風(fēng)荷載測(cè)量的精度要高，而且響應(yīng)的測(cè)量較為簡(jiǎn)單方便。超高層建筑風(fēng)荷載的反分析識(shí)別研究，旨在探尋一種“通過(guò)測(cè)量超高層建筑動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)反向計(jì)算超高層建筑所受風(fēng)荷載”的方法，這種

2、方法將有效解決現(xiàn)實(shí)工作中“超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載難以準(zhǔn)確測(cè)得”的問(wèn)題。
　　本文基于廣州珠江新城“昊和大廈”剛性模型風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)，利用所得風(fēng)壓數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)測(cè)孔風(fēng)壓所在區(qū)域面積進(jìn)行積分計(jì)算，并最終得到了該建筑各層的風(fēng)荷載時(shí)程數(shù)據(jù)。這一風(fēng)荷載時(shí)程數(shù)據(jù)，將作為該建筑在風(fēng)荷載作用下進(jìn)行正分析的輸入條件。在建立該建筑風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程的基礎(chǔ)上，基于時(shí)程分析法（Newmark法）進(jìn)行了其在風(fēng)荷載作用下的時(shí)域分析，計(jì)算得到該建筑各層的位移、

3、速度和加速度響應(yīng)時(shí)程。
　　介紹了動(dòng)態(tài)荷載反向識(shí)別的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，敘述了頻域內(nèi)和時(shí)域內(nèi)動(dòng)態(tài)荷載反向識(shí)別的研究成果。詳細(xì)介紹并推演了超高層建筑風(fēng)荷載的反分析識(shí)別方法，結(jié)合脈動(dòng)風(fēng)的空間相關(guān)性，提出了基于荷載歸一化統(tǒng)計(jì)平均方法的風(fēng)荷載反分析識(shí)別方法，并給出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)證明。
　　根據(jù)前已求得的該建筑的響應(yīng)，進(jìn)行了風(fēng)荷載反分析識(shí)別方法的工程實(shí)踐。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)前已求得的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進(jìn)行分析，確定其可以用于進(jìn)行風(fēng)荷載反分析識(shí)別。采用

4、荷載歸一化統(tǒng)計(jì)平均方法對(duì)物理參數(shù)未知的結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)荷載復(fù)合反演研究，根據(jù)自編的基于Matlab的程序進(jìn)行計(jì)算，在成功識(shí)別出結(jié)構(gòu)剛度的同時(shí)反演出結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載。對(duì)該方法對(duì)噪聲適用性進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示，在無(wú)噪聲條件下的參數(shù)識(shí)別與初值的選取無(wú)關(guān)，且最大誤差不超1％，風(fēng)荷載反演結(jié)果與真實(shí)值相差很小。在噪聲水平達(dá)到30%時(shí)，識(shí)別誤差在10%左右，風(fēng)荷載反演結(jié)果與真實(shí)值變化規(guī)律仍然趨同。
　　以測(cè)得的動(dòng)力響應(yīng)來(lái)反演結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)荷載，成為近年來(lái)興起