Coherence Model and Simulation of Non-Gaussian Wind Pressure Fields on Domed Structures.pdf

1、空間結(jié)構(gòu)是建筑師和工程師所偏好的結(jié)構(gòu)形式。在各種型式的空間結(jié)構(gòu)中，穹頂是一種經(jīng)濟(jì)易行的屋蓋形式，它能以最少的材料提供盡量大的覆蓋面積。在穹項所受的各種作用中，風(fēng)荷載占據(jù)重要地位，所以研究風(fēng)壓相干性十分必要。在本文的研究中，作者引入相干函數(shù)來描述各種矢跨比穹頂?shù)娘L(fēng)壓相干性情況。文中的風(fēng)壓數(shù)據(jù)由風(fēng)洞實驗給出。作者研究了不同風(fēng)向角、不同距離下的相干函數(shù)值。本文根據(jù)風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)出了指數(shù)風(fēng)壓相干函數(shù)模型，并與直接由試驗數(shù)據(jù)得到相干函數(shù)對比，兩

2、者有很好的一致性。同時發(fā)現(xiàn)，風(fēng)壓低頻區(qū)相鄰兩試驗點有很強(qiáng)的相關(guān)性，距離較遠(yuǎn)點相關(guān)性弱；隨兩點間距離減小，相關(guān)性增強(qiáng)；相同距離下順風(fēng)向相干性最強(qiáng)而橫風(fēng)向最弱。結(jié)果表明，本文提出的指數(shù)相干函數(shù)模型是合理的，特別適用于穹頂上各個軸線方向上兩點距離較小的情況。另外，本文基于準(zhǔn)定常理論，應(yīng)用相干函數(shù)模型研究了風(fēng)壓和風(fēng)速相關(guān)性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)定常理論不能完全預(yù)測風(fēng)壓和風(fēng)速間的相干性。
　　 在結(jié)構(gòu)抗疲勞設(shè)計中，研究空間結(jié)構(gòu)上的風(fēng)壓脈動對于預(yù)測風(fēng)

3、壓極值具有重要意義。利用傳統(tǒng)方法測量風(fēng)壓時程耗時且不經(jīng)濟(jì)。本文利用基于小波理論的累積分布函數(shù)(CDF)映射技術(shù)發(fā)展了一種新的風(fēng)壓模擬方法，它是一種高效、靈活、簡單實用的非高斯隨機(jī)過程模擬手段，可以較好地收斂到目標(biāo)功率譜密度。模擬過程共有兩步。首先，利用小波基生成高斯樣本場，然后借助迭代技術(shù)將其映射到非高斯樣本場。誤差分析表明，目標(biāo)和模擬非高斯風(fēng)壓場的偏度和峰度系數(shù)吻合情況較好，且發(fā)現(xiàn)峰度系數(shù)對得到理想的目標(biāo)矩具有較強(qiáng)魯棒性，它是模擬理想

4、非高斯隨機(jī)過程的重要參數(shù)。通過觀察，文中定性比較了在各個測壓孔處測量和模擬得到的風(fēng)壓時程以及功率譜密度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，目標(biāo)和模擬功率譜吻合較好，特別是高頻區(qū)和低頻區(qū)之間區(qū)域模擬效果出色。對于不同矢跨比情況的模擬結(jié)果，文中通過對比證明了模擬方法的有效性。同時發(fā)現(xiàn)，此模擬方法在結(jié)構(gòu)迎風(fēng)區(qū)模擬效果好于背風(fēng)區(qū)，本文對方法的優(yōu)點和限制性進(jìn)行了探討。
　　 對于空間結(jié)構(gòu)，將多變量模擬方法應(yīng)用于非高斯隨機(jī)過程模擬是必要的。本文發(fā)展了多變量高斯隨機(jī)