大跨結構風效應的現場實測和風洞試驗及理論分析研究.pdf

1、隨著科技的進步與新型輕質、高強材料的使用，建筑物不斷向跨度越來越大、高度越來越高的方向發(fā)展，導致建筑物的柔度越來越大，自振頻率與結構阻尼也越來越小，結構動力敏感性變大，風荷載成為此類結構設計的主控荷載。同時，大跨結構與超高層建筑往往是某區(qū)域的地標性建筑，因此有必要對這些建筑的風致荷載進行深入研究，以確保結構設計的安全。
　　 本文以廣州國際會展中心為工程背景建立了風效應實時監(jiān)測系統(tǒng)，測試了2008年臺風“鸚鵡”登陸時風特性及風致

2、振動響應，獲得了有實際工程意義的大跨結構風效應的實測數據。采用功率譜峰值拾取法、頻域分解法以及隨機減量法拾取其振動模態(tài)，將實測結果與有限元數值計算結果進行對比，評估了數值計算的有效性；在時域內利用隨機減量技術評估了大跨屋蓋結構非線性阻尼比特征，并給出了隨振幅非線性變化的阻尼比的取值范圍；在大氣邊界層風洞中對該大跨結構開展同步多點測壓試驗，在時域與頻域內詳細分析風致荷載特性。在相同條件下，對比風洞試驗加速度響應結果與實測結果的差異，評估了

3、風洞試驗手段的有效性。
　　 通過對某一大跨平屋蓋結構開展6種來流湍流工況下的同步多點測壓風洞試驗，從渦心位置與旋渦作用范圍深入研究了錐形渦的發(fā)生、發(fā)展機理?；跍y點的脈動風壓功率譜特性分析了特征湍流中旋渦脫落特點，分析了測點的概率統(tǒng)計特性，評估了脈動風壓的非高斯特性。
　　 本文基于近海岸100米高測風塔的現場實測數據，分析獲得了臺風登陸時平均風速剖面與湍流度剖面。在大氣邊界層風洞中重現此臺風風場與規(guī)范B類風場條件，分

4、別對某一體育場剛性模型開展了測壓試驗工作，詳細分析與對比了兩類風場條件下大跨屋面風荷載分布規(guī)律特征，評估了臺風風場條件下風荷載取值。
　　 對兩個雙曲面大跨屋蓋結構開展了風洞測壓試驗，詳細分析了雙曲面屋蓋結構體型系數的變化規(guī)律，并與規(guī)范值進行比較。同時以某一大跨度火車站建筑為工程背景，研究其在規(guī)范B類風場條件下的風致荷載特性，分析了站臺軌道上火車數量對屋面風荷載的影響，基于測點的概率密度函數討論了峰值因子的取值。
　　

5、本文基于POD技術將風壓場分解為僅與時間有關的主坐標和僅與空間有關的本征向量的組合。編制了三角網線性插值法、最近鄰點法、距離反比法和克里金法的Matlab插值法程序，對本征向量進行空間插值，實現了對大跨屋蓋風荷載的空間預測，并從時域、頻域以及統(tǒng)計特征上對比了4種插值方法獲得的預測風壓的誤差水平。最后介紹了POD縮階技術結合CQC法和SRSS法計算風致響應的過程，揭示了利用POD縮階技術能大幅減少計算工作量。
　　 本文綜合應用現