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非高斯风压时程峰值因子

郝朝东  
【摘要】: 大跨度屋盖结构由于具有优美的外形和能提供尽可能大的无内柱空间等特点,近年来被广泛的应用于机场、体育馆等大型公共建筑中。随着大跨屋盖结构向着长大化和轻质化方向发展,风荷载逐渐成为主要的控制荷载。但由于大跨屋盖上风荷载的复杂性,多数情况下现行的荷载规范无法满足大跨屋盖的设计要求,需通过模型风洞测压试验来获得大跨屋盖表面的风荷载特性。大量的风洞测压试验表明大跨屋盖表面的风压统计规律不仅与来流的脉动特性有关,还会更多地受到由结构自身几何形状引起的特征湍流地影响。因此,对不服从高斯分布的风压时程的峰值因子没有一个准确的求解方法。 基于以上思想,本文根据风洞试验数据,对大跨屋盖表面的风荷载特性进行研究,并提出了非高斯风压时程的判别方法和非高斯风压时程峰值因子的求解方法。主要内容包括以下几个方面: (1)简要介绍了特征湍流的基本特征,重点分析了大跨屋盖的特征湍流。 (2)介绍了国家体育场刚性模型风洞实验的情况,基于试验数据分析国家体育场屋盖表面的平均风压和脉动风压特性,并从特征湍流的形成机理方面解释了屋盖风压的分布情况。 (3)对脉动风压的时域特性进行了研究,研究了屋盖风压的非高斯统计特性。提出了利用K.Pearson拟合检验法和Kolmogorov检验法来研究屋盖脉动风压非高斯特性的理论。结合风洞试验数据,分析了体育场屋盖表面高斯风压区域和非高斯风压区域。 (4)提出了计算非高斯风压时程峰值因子的目标概率法和Hermite级数法,并利用这两种方法计算了体育场屋盖表面非高斯风压时程的峰值因子,比较了两种方法计算结果的优劣,并验证了利用准定常假定的方法来计算大跨屋盖结构表面风压峰值因子的不适用性。


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