基于無線傳感系統(tǒng)的大跨度空間結(jié)構(gòu)風效應實測研究.pdf

1、現(xiàn)場實測、實驗室模擬及理論分析是結(jié)構(gòu)風工程的三種主要研究方法，其中實驗室模擬及理論分析必須以現(xiàn)場實測為標準。由于實施難度較大，世界范圍內(nèi)的實測試驗數(shù)量較少。本文對世界上已有的實測試驗進行了列表總結(jié)和綜述，闡明了實測設備是制約實測試驗開展的最重要因素。
　　首先，本文在實測“數(shù)據(jù)采集三原則”基礎上研發(fā)了適用于土木工程領域的無線風速風壓傳感系統(tǒng)。本文提出風致內(nèi)壓理論可以解決風壓傳感器標定所面臨的困難，并制作了一個立方體模型，利用模型內(nèi)

2、壓成功標定了無線風壓傳感系統(tǒng)。
　　其次，對風壓實測試驗所必須面對的參考壓力問題進行了分析，分析結(jié)果顯示，參考靜壓問題的本質(zhì)是建筑物周圍的風致靜壓場。本文在風洞中對一個立方體模型的周圍靜壓場進行了探測，針對目前無法精確測量靜壓的情況，提出了一種無量綱化方法，給出了靜壓場的分布規(guī)律，運用幅值域及頻域方法詳細分析了建筑物周圍各區(qū)域的流場特性，之后給出了靜壓場主要方向的分布函數(shù)型式，并推斷了靜壓場的靜力及動力邊界。通過CFD數(shù)值風洞方法

3、深入研究靜壓場分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)建筑物周圍近距離范圍內(nèi)有兩條狹長地帶能用于快速測量參考靜壓，稱之為“靜壓走廊”，通過一定方法可確定其位置及走向。其后，對一典型三心圓柱面網(wǎng)殼進行了風洞試驗和CFD數(shù)值模擬，結(jié)果顯示數(shù)值模擬能較準確反映實際情況，在此基礎上，對兩個柱面網(wǎng)殼并列布置的風致干擾效應進行了研究，該結(jié)果與靜壓場的研究結(jié)果相符。
　　再次，本文利用所研發(fā)的無線風速風壓傳感系統(tǒng)對浙江大學體育館屋蓋進行了風效應實測。試驗過程顯示，相比有

4、線設備，無線設備能大大降低設備安裝難度及減少試驗資金耗費，無線設備的便利性極其突出。
　　實測過程中經(jīng)歷了強臺風“?？保谄浣?jīng)過杭州前后的近4個小時進行了風效應實測。以實測風速數(shù)據(jù)對臺風“?？钡娘L特性進行了分析總結(jié)，風洞可利用此風特性模擬強臺風。以實測風壓數(shù)據(jù)對浙江大學體育館的屋蓋風壓特性進行了研究，發(fā)現(xiàn)浙江大學體育館上的所有風壓測點都體現(xiàn)出了強非高斯分布特征，這意味著使用峰值因子法預測大跨度空間結(jié)構(gòu)峰值風壓需要特別謹慎，文中

5、給出了峰值因子的推薦取值，并指出了按照現(xiàn)行風洞試驗方法所設計的大跨度空間結(jié)構(gòu)屋蓋上可能會比較偏危險的區(qū)域。實測脈動風速及脈動風壓功率譜密度兩兩不相同，這說明大跨度空間結(jié)構(gòu)屋蓋的風壓脈動不完全取決于風速脈動，故本文通過風速風壓實測確定準定常假定在大跨度空間結(jié)構(gòu)上不適用。
　　本文通過設備研發(fā)、設備標定、實測方法研究，再到利用此設備進行真實建筑的實測試驗，開啟了利用無線傳感設備進行結(jié)構(gòu)風工程實測的嶄新途徑，本文的思路及設備可對未來結(jié)構(gòu)