【摘要】：現(xiàn)代高層建筑的發(fā)展趨勢是向超高、超柔和體型復(fù)雜的方向發(fā)展,導(dǎo)致新一代高層建筑對風(fēng)荷載更加敏感。風(fēng)荷載在此類結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往起控制作用,而建筑物所在地區(qū)的極值風(fēng)速是決定風(fēng)荷載大小的重要參數(shù)。因此,針對此類風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)開展混合氣候極值風(fēng)速估計以及高層建筑風(fēng)致響應(yīng)分析模型研究對解決實際設(shè)計問題具有重要工程意義及經(jīng)濟(jì)價值。本文以具有三維耦合非線性模態(tài)振型的復(fù)雜體型高層建筑為研究對象,結(jié)合氣象站.實測、風(fēng)洞試驗、數(shù)值模擬與理論分析等技術(shù)手段,開展了以下幾個方面的研究:1.考慮長期變化因素的極值風(fēng)速估計:針對杭州地區(qū)的原始風(fēng)速序列進(jìn)行了時間趨勢檢驗,對可能受地貌變遷影響的風(fēng)速序列進(jìn)行了地貌修正,以獲得對應(yīng)于荷載規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)地貌下的地面風(fēng)速序列(即空曠平坦地面10米高度處的10 min平均風(fēng)速)�？紤]氣候變化的影響,評估了杭州地區(qū)極值風(fēng)速序列的非平穩(wěn)性。將時間參數(shù)作為協(xié)變量,采用協(xié)變量方法對極值分布參數(shù)進(jìn)行了非平穩(wěn)建模。采用廣義最大似然法估計了極值分布參數(shù)。根據(jù)地貌修正后的日/年最大風(fēng)速序列,估算了杭州地區(qū)非平穩(wěn)重現(xiàn)期極值風(fēng)速,并與對應(yīng)重現(xiàn)期下的平穩(wěn)極值風(fēng)速值進(jìn)行了對比。2.考慮風(fēng)速風(fēng)向相關(guān)性的極值風(fēng)速估計:以杭州地區(qū)日最大風(fēng)速風(fēng)向為統(tǒng)計樣本,采用核密度-廣義帕累托混合模型來描述各風(fēng)向下的極值風(fēng)速邊緣分布,提高了 Up-crossings法估計極值風(fēng)速的準(zhǔn)確性�；趪�(yán)格選擇的Copula函數(shù)建立了杭州地區(qū)風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布模型。采用該聯(lián)合分布模型計算得到了不同重現(xiàn)期下考慮風(fēng)向相關(guān)性的多風(fēng)向極值風(fēng)速,并與不考慮風(fēng)向相關(guān)性的極值風(fēng)速估計值進(jìn)行了對比。3.基于Monte Carlo模擬的臺風(fēng)極值風(fēng)速估計:以中國東南沿海地區(qū)為研究對象,基于CMA-STI熱帶氣旋歷史樣本統(tǒng)計資料,采用Vickery經(jīng)驗回歸模型建立了適用于西北太平洋海域的熱帶氣旋全路徑模型,對整個西北太平洋海域熱帶氣旋起始點生成、路徑演化、強度發(fā)展以及終止判別進(jìn)行了系統(tǒng)隨機模擬,并針對西北太平洋局部區(qū)域進(jìn)行了模型參數(shù)修正,生成了符合歷史樣本特征的100000年熱帶氣旋路徑及強度隨機樣本。分別采用YanMeng模型和改進(jìn)的Thompson and Cardone模型進(jìn)行風(fēng)場模擬并通過極值統(tǒng)計分析確定了中國東南沿海10座重點城市的重現(xiàn)期臺風(fēng)極值風(fēng)速。結(jié)合杭州地區(qū)的近地良態(tài)風(fēng)實測數(shù)據(jù),估計得到了杭州地區(qū)混合氣候重現(xiàn)期極值風(fēng)速。4.基于高頻天平模型試驗的高層建筑三維風(fēng)致響應(yīng)分析:回顧了 6種基于高頻天平測試技術(shù)的廣義風(fēng)力估計方法/模型,用于估計結(jié)構(gòu)三維風(fēng)致動力響應(yīng)。針對某狹長體型并且具有豎向鏤空的多塔連體超高層建筑,開展了同步多點測壓風(fēng)洞試驗并測得了建筑表面風(fēng)壓時程。基于動力響應(yīng)頻域計算方法估計得到了結(jié)構(gòu)基準(zhǔn)風(fēng)效應(yīng)結(jié)果�；凇暗刃А备哳l天平基底反力數(shù)據(jù),重點考察了不同的高頻天平分析模型在該復(fù)雜體型高層建筑廣義風(fēng)力和結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)估計中的差異。5.高層建筑風(fēng)致動力響應(yīng)不確定性評價:結(jié)合貝葉斯模型平均法與修正系數(shù)法的各自優(yōu)點,提出了一套用于評估基于高頻天平風(fēng)致響應(yīng)分析的模型選取不確定性概率評價框架。以多塔連體超高層建筑為例,針對現(xiàn)有的6種高頻天平分析模型開展了模型選取以及響應(yīng)預(yù)測不確定性分析。基于模型優(yōu)選結(jié)果,從6種備選分析模型中選取得到了最優(yōu)模型,可精確估計該復(fù)雜體型高層建筑的三維風(fēng)致動力響應(yīng)。
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進(jìn)入二十一世紀(jì)以后，高層建筑的高度世界紀(jì)錄頻頻被刷新，從第一個突破５００米關(guān)逡逑口的臺北１０１大廈到現(xiàn)如今的８２８米的哈利法塔，高層建筑逐漸成為展示城市實力的符號逡逑標(biāo)志。圖１．１給出了截至２０１７年４月的全球高度前十名的超高層建筑結(jié)構(gòu)［１］，從左至右依逡逑次為迪拜哈利法塔（８２８米），上海中心大廈（６３２米），麥加皇家鐘塔飯店（６０１米），深逡逑圳平安金融中心（邋５９９米），首爾樂天世界大廈（邋５５５米），紐約世貿(mào)中心一號大廈（５４１逡逑米），廣州周大福金融中心（邋５３０米），臺北１０１大廈（邋５０８米），上海環(huán)球金融中心（４９２逡逑米），香港環(huán)球貿(mào)易廣場（４８４米）。通過觀察這些地標(biāo)建筑的地域分布和竣工時間可以發(fā)逡逑現(xiàn)，自二十一世紀(jì)以來，除以美國為代表的發(fā)達(dá)國家外，以中國為代表的發(fā)展中國家及地逡逑區(qū)的超高層建筑建設(shè)也進(jìn)入了快速發(fā)展時期，這些超級工程展示了大國的實力，彰顯了時逡逑代的風(fēng)采。逡逑８００邋ｔ逡逑Ｎｉｌ逡逑Ｓ２８？／２．７１７＇．邐６３２邋＊邋／２．０Ｊｉ邐６０ｔ邋？邐ＳＷ？／１．９６Ｓ邐ＳＳＳ邋？邋Ｍ．８ＩＶ邐Ｓ４Ｉ邋？邋／邋＞．７７６邐ＳＪＯ邋？邋１．７３９邋ＳＯＳ，／１．６６７．．邐４９２邋？邋／１．６１４邐？邋／１邋？？逡逑＾■．２０１０邐ｊ邋＾．２０ＩＳ邐？邋．２０１？邐

“蘇拉”、“達(dá)維”和“�？边@三個臺風(fēng)在一周內(nèi)連續(xù)登陸中國大陸，，共導(dǎo)致５０人死亡，逡逑３０８５萬人受災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)６５５億元人民幣；２０１６年１４號臺風(fēng)“莫蘭蒂”登陸廈門翔逡逑安，如圖１．２所示，登陸時中心最大風(fēng)速５２ｍ／ｓ，造成浙閩兩省共３０４．３２萬人受災(zāi)，死亡逡逑２８人，失蹤１５人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)２１０．７３億元人民幣。逡逑曬逡逑圖１．２邋１６１４號臺風(fēng)“莫蘭蒂”云圖逡逑２逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU973.213


本文編號：2676052