開敞式葉片形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)實(shí)測(cè)研究.pdf

1、大跨空間結(jié)構(gòu)是風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載和風(fēng)致振動(dòng)常常是控制結(jié)構(gòu)安全的主要因素。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)水平的提高，大跨空間結(jié)構(gòu)被越來越多地應(yīng)用到現(xiàn)代工程中。然而近年來也有一些大跨空間結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下發(fā)生破壞?；诖耍罂缈臻g結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)越來越受到工程人員的重視。
　　本文數(shù)據(jù)來源于開敞式葉片形空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屋蓋實(shí)測(cè)風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)。通過在上下屋蓋對(duì)應(yīng)布置12對(duì)風(fēng)壓傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量屋蓋表面的風(fēng)荷載信息，通過現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速儀記錄對(duì)應(yīng)時(shí)刻的來流信息

2、，通過在屋蓋布置速度傳感器測(cè)量結(jié)構(gòu)風(fēng)致速度響應(yīng)。
　　基于實(shí)測(cè)風(fēng)速，分析來流的風(fēng)速譜與湍流強(qiáng)度，研究發(fā)現(xiàn)不同時(shí)段的風(fēng)速譜縱坐標(biāo)略有不同，但是曲線整體變化規(guī)律一致。與經(jīng)典的Davenport譜、Von Karman譜和Kaimal譜比較，在中低頻段，實(shí)測(cè)風(fēng)速譜曲線與經(jīng)典譜曲線基本一致;在高頻段，兩者則有較大差異。由于后期新增建筑對(duì)場(chǎng)地的影響，場(chǎng)地粗糙度（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取為B類地貌）發(fā)生變化，實(shí)測(cè)湍流強(qiáng)度位于C類與D類之間，與日本規(guī)范Ⅳ地貌

3、湍流強(qiáng)度相當(dāng)，說明建筑設(shè)計(jì)要考慮后期規(guī)劃建筑對(duì)場(chǎng)地粗糙度的影響，否則建筑可能偏于不安全。分析了實(shí)測(cè)風(fēng)壓頻譜特性，考察了測(cè)點(diǎn)之間的相關(guān)系數(shù)，測(cè)點(diǎn)之間的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均少于0.2，屬于弱相關(guān)。其原因一方面是各測(cè)點(diǎn)之間的距離較大，且上下屋面不透風(fēng)，空氣對(duì)流較少;另一方面是風(fēng)壓測(cè)點(diǎn)集中布置在屋蓋中間區(qū)域，距離風(fēng)壓復(fù)雜的屋檐、拐角區(qū)域較遠(yuǎn)。
　　分別利用峰值因子法、Hermite級(jí)數(shù)法和sadek-simiu法三種方法計(jì)算得到了實(shí)測(cè)風(fēng)壓的峰

4、值因子，比較了三種計(jì)算結(jié)果的差別及峰值因子的變化范圍，給出了該類開敞式空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的峰值因子建議取值。
　　與標(biāo)準(zhǔn)高斯分布概率密度曲線相比，實(shí)測(cè)風(fēng)壓概率密度曲線對(duì)稱性較好，在曲線尾部較標(biāo)準(zhǔn)高斯曲線略高。實(shí)測(cè)風(fēng)壓偏度和峰態(tài)較一般風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果小，實(shí)測(cè)風(fēng)壓非高斯特性并不明顯。根據(jù)偏度和峰態(tài)的曲線關(guān)系及其累計(jì)分布函數(shù)，提出了風(fēng)壓非高斯區(qū)域劃分依據(jù)。基于實(shí)測(cè)風(fēng)壓功率譜及概率統(tǒng)計(jì)參數(shù)，分別采用Yamazaki-Shinozuka方法和Forr

5、st-Gurley方法模擬了風(fēng)壓時(shí)程，兩者功率譜吻合較好，同時(shí)表征非高斯特性的偏度、峰態(tài)參數(shù)也在合理誤差范圍內(nèi)。
　　基于結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)振動(dòng)速度響應(yīng)，分別利用隨機(jī)減量法、峰值拾取法和頻域分解法得到了結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)自振頻率和豎向振動(dòng)模態(tài)，對(duì)比有限元模型頻率及模態(tài)結(jié)果，兩者自振頻率誤差在10％以內(nèi)，且結(jié)構(gòu)豎向模態(tài)吻合較好。采用多項(xiàng)式擬合數(shù)據(jù)去除趨勢(shì)項(xiàng)方法得到了積分位移信號(hào)，分析位移信號(hào)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)較小，且呈現(xiàn)周期性。
　　本文應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法