傳統(tǒng)的超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)分析將風(fēng)荷載視為平穩(wěn)隨機(jī)過程,即對(duì)于某一風(fēng)向角,建筑物高度處的參考風(fēng)速假定為常數(shù),在此基礎(chǔ)上結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù),用來估計(jì)在此風(fēng)向角下的結(jié)構(gòu)風(fēng)響應(yīng)峰值。然而,在臺(tái)風(fēng)經(jīng)過時(shí),建筑物附近的實(shí)際風(fēng)速隨時(shí)間而變化。在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中,由氣象部門提前預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)風(fēng)速時(shí)變分布的上下邊界值,通過邊界分析理論,結(jié)合高頻底座測(cè)力天平(High-frequency Force Balance,HFFB)風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù),能夠預(yù)測(cè)每個(gè)時(shí)刻結(jié)構(gòu)響應(yīng)的邊界值,對(duì)超高層建筑在臺(tái)風(fēng)過程中的響應(yīng)邊界進(jìn)行估計(jì),這有助于人們采取必要的措施,如啟動(dòng)振動(dòng)控制設(shè)備或?qū)嵤┦枭⒂?jì)劃,以應(yīng)對(duì)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害,對(duì)結(jié)構(gòu)工程的防災(zāi)減災(zāi)具有重要的價(jià)值。本文對(duì)超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)邊界評(píng)估方法展開研究,主要研究工作如下:(1)提出了一種超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)邊界評(píng)估方法:將傳統(tǒng)Duhamel積分方法與凸模型理論相結(jié)合,推導(dǎo)出一種Duhamel-凸模型理論來評(píng)估結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)邊界。采用Duhamel-凸模型理論結(jié)合HFFB風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下超高層建筑的邊界響應(yīng)。最后將傳統(tǒng)Duhamel積分方法計(jì)算的結(jié)果和本章理論得到的結(jié)果相對(duì)比,顯示了該理論的有效性和在實(shí)際工程運(yùn)用的可行性。(2)將傳統(tǒng)的Newmark-β法與區(qū)間理論相結(jié)合,推導(dǎo)出了Newmark-區(qū)間理論,用來評(píng)估超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的風(fēng)致響應(yīng)�？紤]不同時(shí)刻風(fēng)荷載之間的相關(guān)性,并用自相關(guān)系數(shù)函數(shù)來表示,通過Cholesky分解,消除不同時(shí)刻風(fēng)荷載之間的相關(guān)性,然后再結(jié)合HFFB風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的風(fēng)致響應(yīng)進(jìn)行區(qū)間評(píng)估,以廣州西塔(GZWT)為案例,評(píng)估廣州西塔在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的風(fēng)致邊界響應(yīng),然后將傳統(tǒng)Newmark-β方法的計(jì)算結(jié)果和本章結(jié)果相對(duì)比,證明了該理論在實(shí)際工程運(yùn)用的可行性和有效性。(3)基于區(qū)間理論的一種Monte Carlo邊界分析方法:根據(jù)區(qū)間過程的模擬方法,生成若干條樣本函數(shù),這些樣本函數(shù)不僅滿足區(qū)間邊界條件,同時(shí)也滿足自相關(guān)系數(shù)函數(shù)的要求。每條樣本函數(shù)作為外激勵(lì),運(yùn)用Newmark-β法或中心差分法等進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析得到系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)程曲線,統(tǒng)計(jì)每一時(shí)刻所有響應(yīng)值的最大值和最小值,為該時(shí)刻響應(yīng)的上下邊界值,最后繪制響應(yīng)隨時(shí)間變化的上下邊界函數(shù)曲線,這種方法不僅適用于線性系統(tǒng)還適用于非線性系統(tǒng)及復(fù)雜連續(xù)的結(jié)構(gòu)。考慮風(fēng)荷載的非平穩(wěn)“時(shí)變”特性,在臺(tái)風(fēng)來臨之前,預(yù)測(cè)風(fēng)速的大概上下邊界值,結(jié)合HFFB風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù),運(yùn)用Monte Carlo邊界分析方法來評(píng)估超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用下的風(fēng)致響應(yīng),可為結(jié)構(gòu)工程抗風(fēng)減災(zāi)提供重要的參考價(jià)值。
【學(xué)位單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU973.213
【部分圖文】：

超高層建筑

圖 1-2 臺(tái)風(fēng)對(duì)建筑物的破壞圖2 凸模型理論及區(qū)間理論的研究現(xiàn)狀2.1 凸模型理論的研究現(xiàn)狀本文將凸模型理論和區(qū)間理論結(jié)合傳統(tǒng)確定性動(dòng)力學(xué)求解結(jié)構(gòu)響應(yīng)的方法，wmark-β 法[7]，Wilson-θ[8]，Duhamel 積分法[9]等，推導(dǎo)出邊界分析理論，將邊界分論與 HFFB 風(fēng)洞試驗(yàn)相結(jié)合，提出了一種能夠預(yù)測(cè)超高層建筑在非平穩(wěn)風(fēng)荷載作用結(jié)構(gòu)響應(yīng)動(dòng)態(tài)邊界的新方法。近幾十年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)凸模型理論及區(qū)間理論做了大量的研究，并取得了很大展[10-11]。20 世紀(jì) 60 年代，由于數(shù)學(xué)經(jīng)濟(jì)、數(shù)學(xué)規(guī)劃、數(shù)值逼近以及最優(yōu)控制等多的需要，數(shù)學(xué)出現(xiàn)了一個(gè)新的分支—凸分析[12-14]。它的基本內(nèi)容相對(duì)于其他的數(shù)學(xué)通俗易懂，且應(yīng)用十分廣泛，因此，有關(guān)凸分析的書籍、著作以及應(yīng)用文獻(xiàn)不斷的

圖 2-1 華南理工大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室-2 所示，為華南理工大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室的效果圖，驗(yàn)室的洞體組成、收縮段、試驗(yàn)段、穩(wěn)定段等。風(fēng)洞試驗(yàn)室的段長(zhǎng)為 24 m，模型.4 m、高為 3 m，為了可以容納更多的和大比例的試驗(yàn)?zāi)Ｐ�，風(fēng)直了徑為 4 m 的轉(zhuǎn)盤。交流電機(jī)的功率為 250 kW，為動(dòng)力系統(tǒng)驗(yàn)室的風(fēng)速范圍為 0～30 m/s，連續(xù)可調(diào)，能夠?qū)Ω鞣N風(fēng)環(huán)境進(jìn)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858241