【摘要】：依據(jù)我國(guó)荷載規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載計(jì)算方法,可知該方法得出的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載使得結(jié)構(gòu)在抗風(fēng)設(shè)計(jì)過(guò)程中偏于保守;在邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)中,利用全風(fēng)向統(tǒng)計(jì)極值風(fēng)速和極值風(fēng)壓系數(shù)計(jì)算風(fēng)荷載,這同樣使得設(shè)計(jì)風(fēng)荷載偏于保守。為了準(zhǔn)確進(jìn)行低矮建筑主體結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì),得到更加經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,并為將來(lái)的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)優(yōu)化提供參考,需要在抗風(fēng)設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮風(fēng)向效應(yīng),本文以風(fēng)洞試驗(yàn)中的低矮建筑模型為研究對(duì)象,以北京地區(qū)的母體風(fēng)速樣本為依據(jù),針對(duì)模型屋蓋表面的風(fēng)向折減因子進(jìn)行系統(tǒng)研究,包含以下幾個(gè)方面:(1)對(duì)目前考慮風(fēng)向效應(yīng)的兩大類(lèi)理論分析方法進(jìn)行介紹,包括基于定向極值風(fēng)速數(shù)據(jù)的Simiu法、分區(qū)法(Sector-by-sector method)、過(guò)境風(fēng)暴法(Storm passage method);基于連續(xù)的風(fēng)速記錄和風(fēng)速母體分布的超越概率法(The up-crossings method)和改進(jìn)的超越概率法(Refined up-crossings method)。分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),并決定使用Simiu法作為本文計(jì)算風(fēng)向折減因子的理論分析方法。(2)以北京氣象塔實(shí)測(cè)風(fēng)速記錄為基礎(chǔ),采用改進(jìn)過(guò)程超越概率法的混合分布和月最大風(fēng)速分布估計(jì)50年平均重現(xiàn)期的基本風(fēng)速,對(duì)比兩種分布的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)改進(jìn)的過(guò)程超越概率法中的混合分布擬合年最大風(fēng)速分布的效果很好,得到的極值風(fēng)速估計(jì)值也更加準(zhǔn)確,此外得知改進(jìn)的過(guò)程超越概率法的混合分布和基于小容量樣本的越界峰值法(POT)法的本質(zhì)相同,這導(dǎo)致風(fēng)速閾值成為混合分布是否有效的關(guān)鍵因素。此外,基于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)得到的年最大風(fēng)速數(shù)據(jù),采用極值Ⅰ型分布(Gumbel disribution)估計(jì)50年一遇的基本風(fēng)速,對(duì)比兩種方法的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用改進(jìn)的超越概率法分析所得的極值風(fēng)速普遍偏小。(3)結(jié)合北京地區(qū)50年平均重現(xiàn)期的極值風(fēng)速和風(fēng)洞試驗(yàn)得到的低矮建筑模型表面的風(fēng)壓數(shù)據(jù),使用Simiu法求解風(fēng)向折減因子,考慮到用混合分布擬合風(fēng)速分布效果較好的情況下,同樣使用混合分布擬合年最大風(fēng)荷載分布,分析耿貝爾分布、威布爾分布和混合分布擬合效果優(yōu)劣,對(duì)比發(fā)現(xiàn)混合分布的擬合效果最好,得到的極值風(fēng)荷載也更加準(zhǔn)確,對(duì)比發(fā)現(xiàn)通過(guò)三種分布計(jì)算得到的風(fēng)向折減因子差異較小,即使用Simiu法計(jì)算風(fēng)向折減因子時(shí)可以采用任意一種分布擬合年最大風(fēng)荷載分布,在考慮整個(gè)屋蓋的風(fēng)向折減系數(shù)時(shí)建議采用所有建筑朝向風(fēng)向折減因子的均值對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)荷載進(jìn)行折減。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU312.1
【圖文】：

考慮風(fēng)向效應(yīng)影響的條件下，不同建筑物的結(jié)構(gòu)特征和空氣動(dòng)力影響的綜合效應(yīng)逡逑將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)減小。此外，不同地區(qū)氣象站的風(fēng)速記錄表明，各地區(qū)８?jìng)�(gè)風(fēng)向上逡逑的風(fēng)速差異性較大，圖１－１給出了北京、濟(jì)南、武漢和哈爾冰８?jìng)�(gè)風(fēng)向上的基本風(fēng)速。逡逑Ｎ邐，邐邐逡逑Ｎ邐邐邐邐邋２５邋－Ｉ邐邐邐邐邐邐邐邐邋邐邐邋５０－ＭＲＩ逡逑＿咖逡逑：：：：逡逑２。］邐２５邐ｓ逡逑ａ）北京邐ｂ）濟(jì)南逡逑２０－｜邐Ｒ－邋５０－ＭＲＩ邋１邐４０邋ｎ邐［＾ ５０－ＭＲｌ｜逡逑Ｈ）邐＿逡逑１５－邐３０＿邐ｓｗ＾＼邐－－－逡逑２０」邐＾一ｉ一＾＾４０」邐一Ｉ—逡逑Ｓ邐Ｓ逡逑ｃ）武漢邐ｄ）哈爾冰逡逑圖１－１不同地區(qū)各風(fēng)向下基本風(fēng)速逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｂａｓｉｃ邋ｗｉｎｄ邋ｓｐｅｅｄ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｒｅｇｉｏｎｓ逡逑從風(fēng)洞試驗(yàn)中可以知道，不同方向上的風(fēng)壓系數(shù)差異性較大，見(jiàn)圖１－２所示，逡逑以往的研究表明風(fēng)壓系數(shù)是與風(fēng)向相關(guān)的隨機(jī)變量［２］。逡逑１邐ｌ。逡逑ＳＢｉ＾ｒｒ邋＿邋邋■■邋■＂邋＊邋■■．邐■■■■？ｎ邋ｉｆ■零淲邐＃邋－＊＜邐貪逡逑ａ）０°風(fēng)向角邐ｂ）邋９０°風(fēng)向角逡逑圖１－２邋０°和９０°風(fēng)向角下屋蓋表面風(fēng)壓分布逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｗｉｎｄ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｔ邋０°邋ａｎｄ邋９０°邋ｗｉｎｄ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逡逑２逡逑

考慮風(fēng)向效應(yīng)影響的條件下，不同建筑物的結(jié)構(gòu)特征和空氣動(dòng)力影響的綜合效應(yīng)逡逑將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)減小。此外，不同地區(qū)氣象站的風(fēng)速記錄表明，各地區(qū)８?jìng)�(gè)風(fēng)向上逡逑的風(fēng)速差異性較大，圖１－１給出了北京、濟(jì)南、武漢和哈爾冰８?jìng)�(gè)風(fēng)向上的基本風(fēng)速。逡逑Ｎ邐，邐邐逡逑Ｎ邐邐邐邐邋２５邋－Ｉ邐邐邐邐邐邐邐邐邋邐邐邋５０－ＭＲＩ逡逑＿咖逡逑：：：：逡逑２。］邐２５邐ｓ逡逑ａ）北京邐ｂ）濟(jì)南逡逑２０－｜邐Ｒ－邋５０－ＭＲＩ邋１邐４０邋ｎ邐［＾ ５０－ＭＲｌ｜逡逑Ｈ）邐＿逡逑１５－邐３０＿邐ｓｗ＾＼邐－－－逡逑２０」邐＾一ｉ一＾＾４０」邐一Ｉ—逡逑Ｓ邐Ｓ逡逑ｃ）武漢邐ｄ）哈爾冰逡逑圖１－１不同地區(qū)各風(fēng)向下基本風(fēng)速逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｂａｓｉｃ邋ｗｉｎｄ邋ｓｐｅｅｄ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ邋ｉｎ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｒｅｇｉｏｎｓ逡逑從風(fēng)洞試驗(yàn)中可以知道，不同方向上的風(fēng)壓系數(shù)差異性較大，見(jiàn)圖１－２所示，逡逑以往的研究表明風(fēng)壓系數(shù)是與風(fēng)向相關(guān)的隨機(jī)變量［２］。逡逑１邐ｌ。逡逑ＳＢｉ＾ｒｒ邋＿邋邋■■邋■＂邋＊邋■■．邐■■■■？ｎ邋ｉｆ■零淲邐＃邋－＊＜邐貪逡逑ａ）０°風(fēng)向角邐ｂ）邋９０°風(fēng)向角逡逑圖１－２邋０°和９０°風(fēng)向角下屋蓋表面風(fēng)壓分布逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｗｉｎｄ邋ｐｒｅｓｓｕｒｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ａｔ邋０°邋ａｎｄ邋９０°邋ｗｉｎｄ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逡逑２逡逑

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本文編號(hào)：2724055