【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展以及土木工程相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論的成熟和完善,使得建造復(fù)雜輕柔的建筑形式成為可能,而這種建筑結(jié)構(gòu)通常會(huì)產(chǎn)生較大的風(fēng)致響應(yīng),因此對(duì)其進(jìn)行抗風(fēng)分析也成為必要的步驟之一。而進(jìn)行抗風(fēng)分析最重要的就有有較為真實(shí)的風(fēng)速或者風(fēng)壓。那么除了根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)獲取風(fēng)場(chǎng)內(nèi)的風(fēng)速時(shí)程以及建筑表面的風(fēng)壓時(shí)程外,在不適宜采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法的情況下,風(fēng)速的數(shù)值模擬以及風(fēng)洞試驗(yàn)也就成了研究風(fēng)速或者風(fēng)壓的相關(guān)特征的重要方式。分形理論在土木工程的相關(guān)領(lǐng)域均有所運(yùn)用,在風(fēng)工程中主要用于分析風(fēng)速或者風(fēng)壓的分形特征以及風(fēng)速的預(yù)測(cè)等,其實(shí)這些運(yùn)用總結(jié)起來(lái)就是兩點(diǎn),一是分形特征機(jī)理分析,二是分形模擬。本文將在已有的研究上對(duì)風(fēng)速以及風(fēng)壓的分形模擬做進(jìn)一步的研究和完善。首先進(jìn)行了不同風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)洞試驗(yàn),并且選取不同風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速時(shí)程和風(fēng)壓時(shí)程作為樣本數(shù)據(jù)。然后介紹了傳統(tǒng)的風(fēng)速數(shù)值模擬方法——諧波疊加法和風(fēng)速的分形模擬方法,將分形維數(shù)作為參數(shù)之一考慮到風(fēng)速的模擬當(dāng)中,同時(shí)還介紹了不同風(fēng)場(chǎng)的建筑表面的風(fēng)壓的分形模擬方法。然后利用諧波疊加法模擬了A、B、C三類風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速,并且計(jì)算各類風(fēng)場(chǎng)的模擬風(fēng)速的盒維數(shù),湍流度和功率譜,然后與分形模擬方法和風(fēng)洞試驗(yàn)所得風(fēng)速的盒維數(shù),湍流度和功率譜做對(duì)比,發(fā)現(xiàn)諧波疊加法模擬所得風(fēng)速的盒維數(shù)在三類風(fēng)場(chǎng)中幾乎沒有變化,該方法不能表現(xiàn)出不同風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速的分形特征。最后從自相似的角度分析三種方式所得的風(fēng)速的功率譜,說(shuō)明造成這種現(xiàn)象的原因。接著利用域重新標(biāo)度法驗(yàn)證了風(fēng)洞試驗(yàn)中A、B、C三類風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速具有明顯的分形特征,并且利用域重新標(biāo)度法對(duì)分形模擬方法所模擬的風(fēng)速進(jìn)行的分形特征的驗(yàn)證,結(jié)果表明分形模擬方法所得風(fēng)速具有明顯的分形特征,進(jìn)一步說(shuō)明了分形模擬方法能夠有效的體現(xiàn)風(fēng)速的分形特征,完善了風(fēng)速的分形模擬方法。最后將分形函數(shù)WM函數(shù)考慮到不同風(fēng)場(chǎng)的低矮房屋表面的風(fēng)壓模擬當(dāng)中,并且對(duì)比各類風(fēng)場(chǎng)中建筑表明的風(fēng)壓時(shí)程的盒維數(shù)和風(fēng)洞試驗(yàn)中風(fēng)壓時(shí)程的盒維數(shù)的變化規(guī)律。說(shuō)明分形函數(shù)在風(fēng)壓的模擬中同樣適用,且可以使模擬的不同風(fēng)場(chǎng)內(nèi)建筑表面的風(fēng)壓具有不同的分形特征。
【圖文】：

典型風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)壓的分形特征及分形模擬研究地，有 3 座輸電塔這種高聳結(jié)構(gòu)的被大風(fēng)吹致倒塌。2005 年 6 月，同樣的情況生在了江蘇泗陽(yáng)，當(dāng)時(shí)的大風(fēng)致使 10 座輸電塔發(fā)生倒塌破壞從而引起了大面積區(qū)域停電，破壞來(lái)的突然沒有預(yù)防，此次大風(fēng)災(zāi)害的影響范圍非常大[ 4]。還比容易受到風(fēng)的影響的一類結(jié)構(gòu)物就是跨度非常大的橋梁了，跨度大風(fēng)振響應(yīng)相會(huì)很大，更容易發(fā)生風(fēng)振事故。于蘇格蘭的 Dryburgh Abbey 橋、英格蘭的 Tay和較為著名的美國(guó)塔科馬大橋等均是由于風(fēng)荷載的影響，遭受過(guò)各種程度的振而破壞[ 5]。但是近幾十年來(lái)隨著結(jié)構(gòu)風(fēng)振研究的加深，雖然不時(shí)的依然會(huì)有類的事件發(fā)生，但是像塔科馬大橋這種的整體橋梁完全顫振導(dǎo)致毀壞的事故沒有發(fā)生。所以結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)分析相關(guān)的理論和實(shí)踐的發(fā)展能夠盡可能的對(duì)這類災(zāi)害患于未然，這使得工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的研究變得更具有現(xiàn)實(shí)意義。

圇饈溝霉こ探峁箍狗緄難芯勘淶酶閔哂邢質(zhì)狄庖�。�?1.1 河南省體育中心屋蓋破壞圖 圖 1.2 輸電塔被風(fēng)吹斷圖 1.3 塔科馬大橋的破壞 圖 1.4 冷卻塔受風(fēng)振破壞圖1.2 風(fēng)工程的研究方法1.2.1 風(fēng)工程包含內(nèi)容風(fēng)工程主要是由多種動(dòng)力科學(xué)互相影響而形成的一門交叉學(xué)科[ 6]，結(jié)構(gòu)的風(fēng)工程的研究是對(duì)風(fēng)的研究的大方向中的一個(gè)小方向，該方向主要為了分析和研究風(fēng)的基本特征以及建筑結(jié)構(gòu)所受到的風(fēng)致響應(yīng)等。概括起來(lái)說(shuō)，風(fēng)工程的主要研究對(duì)象就包含了三大方向：風(fēng)與結(jié)構(gòu)互相作用時(shí)的結(jié)構(gòu)風(fēng)工程；汽車和船等交通運(yùn)輸工具在行駛過(guò)程中受到的空氣動(dòng)力工程；
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU312.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳紅華;徐陽(yáng);呼臘梅;秦付倩;李正農(nóng);;近地面脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程的分形模擬研究[J];地震工程與工程振動(dòng);2015年04期

2 張傳雄;李正農(nóng);史文海;;臺(tái)風(fēng)“菲特”影響下溫州某高層建筑頂部風(fēng)場(chǎng)特性實(shí)測(cè)分析[J];地震工程與工程振動(dòng);2015年01期

3 羅疊峰;李正農(nóng);回憶;;海邊三棟相鄰高層建筑頂部臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2014年12期

4 袁波;曾明會(huì);李霞昭;;基于FFT技術(shù)對(duì)脈動(dòng)風(fēng)的計(jì)算機(jī)模擬及其Matlab的實(shí)現(xiàn)[J];四川建筑科學(xué)研究;2013年05期

5 胡尚瑜;李秋勝;戴益民;李正農(nóng);;近地臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特性及低矮房屋風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2013年06期

6 劉磊;胡非;李軍;宋麗莉;;基于Weierstrass-Mandelbrot函數(shù)的分形風(fēng)速脈動(dòng)仿真[J];氣候與環(huán)境研究;2013年01期

7 史文海;李正農(nóng);羅疊峰;張傳雄;梁笑寒;;臺(tái)風(fēng)“鲇魚”作用下廈門沿海某超高層建筑的風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)壓特性實(shí)測(cè)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2012年01期

8 趙慶賢;葛秀坤;邵輝;;Tacoma大橋風(fēng)振致毀事故機(jī)理分析與模擬[J];中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù);2011年11期

9 樓文娟;李進(jìn)曉;沈國(guó)輝;黃銘楓;;超高層建筑脈動(dòng)風(fēng)壓的非高斯特性[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2011年04期

10 李錦華;李春祥;申建紅;;非高斯脈動(dòng)風(fēng)壓的模擬研究[J];振動(dòng)與沖擊;2009年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 胡耀耀;風(fēng)場(chǎng)及房屋表面風(fēng)壓的分形特性研究[D];湖南大學(xué);2017年

2 曾沁敏;大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)值模擬及風(fēng)振系數(shù)分析[D];天津大學(xué);2006年

，

本文編號(hào)：2686058