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低层建筑非平稳非高斯风压场模拟

蒙若芸  
【摘要】:风压场模拟是低层建筑围护结构抗风设计中的一个重要部分。本文研究了低层建筑上风压场的模拟方法,包括非条件模拟方法和条件模拟方法,并用于解决平稳非高斯风压场和非平稳非高斯风压场的模拟问题。主要工作包含两个部分:第一部分,研究了平稳非高斯风压场的非条件模拟。首先介绍了风场模拟方法的发展和应用,然后研究了风压时程概率特征参数的性质和意义。研究了两类转换过程法:(1)基于谱表示法的转换过程法,将插值法代替二重积分的方法求解对应高斯过程的相关系数,提高了模拟的计算效率;(2)基于Hermite多项式的转换过程法,根据风压场的统计矩特征进行转换参数设置,简化了风场模拟的步骤。将两种方法应用于风洞试验所得风压时程的模拟中,编制了平稳非正态风压场模拟程序,通过数值算例验证了所编制的程序,并分析比较了模拟结果。第二部分,研究了非平稳非高斯风压场的条件模拟。首先研究了非平稳高斯风场的条件模拟,将Kriging法用于处理零均值非平稳高斯过程的Fourier系数,再由FFT逆变换得到条件模拟结果,并通过快速算法减少了条件模拟过程中Cholesky分解的矩阵维度,提高了运算效率。在此基础上,用相关函数畸变法求取非平稳非高斯风压场对应的高斯过程演变谱,利用Hermite转换法对条件模拟得到的非平稳高斯过程进行非平稳时变Hermite转换,最终实现了非平稳非高斯风压场的条件模拟。通过算例,验证了所提方法的有效性。


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