應(yīng)用譜本征變換模擬高層風(fēng)速時(shí)程.pdf

1、現(xiàn)在城市的高層、超高層建筑越來越多,其結(jié)構(gòu)越來越輕柔,所以風(fēng)振響應(yīng)必須引起重視。為對結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)有一個(gè)比較符合實(shí)際的模擬和預(yù)估,其方法多采用基于Monte Carlo隨機(jī)模擬的時(shí)域分析方法。目前的模擬方法中,原型譜表示法相對于線性濾波法,具有高精度和魯棒性等特征,特征在工程實(shí)際中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。正交分解(POD)型譜表示法的核心是以對功率譜矩陣的特征值分解取代原型譜表示法中的Cholesky分解,物理意義明確且可通過模態(tài)截?cái)喙?jié)省

2、計(jì)算量。本文的研究主要在POD型譜表示法的精度、誤差、運(yùn)算速度、加速算法等以前研究較少涉及的方面開展,希望能給出在工程實(shí)際運(yùn)用時(shí)風(fēng)場隨機(jī)模擬方法的合理選擇指引。主要工作包括以下方面:
　　(1)研究了用POD型譜表示法來精確的模擬高層建筑風(fēng)場。給出了特征正交分解型譜表示法模擬公式,研究了運(yùn)用模態(tài)截?cái)嗨鶐盹L(fēng)場模擬的誤差和復(fù)雜風(fēng)場特征正交分解的特性。使用Matlab和Fortran兩類語言編制程序,對比分析了模態(tài)截?cái)嗟挠?jì)算效率。研究

3、表明,POD型譜表示法具有非常明確的物理意義,模態(tài)截?cái)嘣诮o模擬帶來的誤差得到有效的控制下,在計(jì)算效率方面也得到了較好的提高。
　　(2)針對高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振的特點(diǎn),使用一套確定該類結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載的精細(xì)化方法。該方法的流程包括風(fēng)振響應(yīng)分析和靜力等效兩個(gè)階段,每個(gè)階段分為平均分量、背景分量和共振分量3個(gè)部分分別進(jìn)行研究。風(fēng)振響應(yīng)分析時(shí),背景響應(yīng)分析采用準(zhǔn)靜力方法;共振響應(yīng)分析綜合運(yùn)用本征正交分解法(POD法)和Lanczos向量直

4、接疊加法。靜力等效時(shí),等效靜力風(fēng)荷載的背景分量采用荷載響應(yīng)相關(guān)系數(shù)法分析,其共振分量表示為多個(gè)主要參與振型慣性力的組合?；谶@個(gè)方法,對一高層(廈門國際商務(wù)營運(yùn)中心)進(jìn)行了等效風(fēng)荷載的計(jì)算和研究,驗(yàn)證了方法的有效性。
　　(3)將基于本征正交分解的譜表示法應(yīng)用于風(fēng)速模擬。引入隨機(jī)過程功率譜的本征正交分解代替譜矩陣的Cholesky分解,形成所謂譜本征變換技術(shù)?；贙arman譜和Davenport譜模擬了廈門國際商務(wù)營運(yùn)中心的風(fēng)荷