大跨平屋盖风荷载特性及风压预测研究
2021-02-07陈伏彬唐宾芳蔡虬瑞李秋胜
陈伏彬,唐宾芳,蔡虬瑞,2,李秋胜
(1.长沙理工大学 土木工程学院,长沙 410114; 2.中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司,长沙 410007;3.香港城市大学 建筑与土木工程系,香港 999077)
大跨屋盖结构能够提供更大的无柱空间,已广泛应用于体育场馆、机场航站楼、展览中心等,同时由于其具有跨度大、质量轻、阻尼小等特点,风荷载已成为此类结构设计的主控荷载之一[1]。由于结构的特殊性,现有的结构荷载规范未能给出准确的风荷载数值,往往通过刚性模型测压试验获得其设计风荷载。虽然同步多点压力扫描系统(Synchronous Multi-Pressure Scanning System,SM-PSS)的应用大大增加了同步采集的数据容量,大跨屋盖结构面积一般都很大,往往在100 m2的面积上仅布置1个风压测点,风压测点远少于大跨屋盖结构的有限元节点数,给精细化的大跨结构抗风设计带来诸多不便。如何将有限测点上的风压数据扩展到能够满足结构有限元分析的更多节点上是目前亟待解决的问题。因此,基于已有的风压数据对未知测点风压预测很有尤显重要。
本征正交分解(Proper Orthogonal Decomposition,POD)技术作为一种数据压缩和特征值萃取工具,首先被Armitt引入到风工程领域[2],该方法是一种应用广泛的数据降维方法,可以将脉动风压场分解为仅依赖时间的主坐标与仅依赖空间的本征模态的线性组合,是分析随机风压场的有效工具。通过对未知测点本征模态的预测,并将预测的模态与主坐标相乘累加,就能得到未知测点的风压时程[3],广泛应用于低矮建筑[4-5]、大跨结构[6]、高层建筑[7]与桥梁结构[8]的脉动风荷载及风致响应的重构研究中,并根据已知测点的特征向量利用插值法获得未知位置的特征向量来预测风压序列[9-10]。……
