论文部分内容阅读
摘要:长期以来,设计者和研究者根据拟定常假定,假设作用在结构上的风压与来流风速均服从高斯分布,并根据Davenport提出的峰值因子法估算风压极值。但研究发现,当来流风作用于结构时,会在侧墙面、背风墙面和屋盖激发特征湍流,使得作用于这些位置的风压呈现明显的非高斯特性。此时若仍依据拟定常假定估算峰值因子,则其估算值将偏小,结构设计将偏于不安全。因此有必要对结构的非高斯风荷载特性进行系统研究,为今后的工程设计提供参考。基于以上思想,本文依托风洞试验,对柱面屋盖围护结构表面的风荷载特性进行研究,采用改进的Hermite矩模型方法估算峰值因子和极值风压,并对极值风压进行分区和比较。本文的主要内容包括以下几个方面:(1)简述了极值风压的不同计算方法,包括三种经典风效应估计方法和两种变换方法。通过分析各方法的优劣,确定采用改进的Hermite矩模型估算屋盖围护结构的峰值因子和极值风压。(2)进行了柱面屋盖风洞测压试验。以此试验为基础,研究了不同矢跨比模型在不同风向角下平均风压和脉动风压的特性,并对风压的非高斯特性做出了描述。同时也研究了矢跨比和风向角对风压分布的影响,其中矢跨比可影响平均风压和脉动风压的大小、迎风前缘小尺度旋涡的分布以及柱状涡和锥形涡的特征参数;风向角可影响风压分布模式、风压系数最值和屋盖的升力。(3)根据改进的Hermite矩模型估算峰值因子和极值风压,分析了各模型在不同风向角下峰值因子和极值风压的分布特点。研究发现:峰值因子的分布与风压的分布区别较大,且不具有相关性;极值风压的分布受平均风压、脉动风压和峰值因子三者的影响。(4)依据聚类分析法对极值风压系数的包络进行分区,并将分区结果与中国规范和日本规范进行了对比。本次研究得到的极值风压系数结果与日本规范的建议值接近,与中国规范的建议值有较大不同。