[发明专利]大跨度屋盖和超高层建筑结构风振响应的检测计算方法

摘要

本发明涉及一种用于大跨度屋盖和超高层建筑结构风振响应的检测计算方法，本发明利用风洞多点同步测压技术测得大跨度屋盖和超高层建筑结构的时变气动荷载分布再采用随机振动理论计算得到结构的风振响应以及等效静力风荷载的技术领域；其特点在于它直接采用模态分析方法在频域计算结构在随机气动荷载结尾函数作用下的模态坐标和物理坐标的响应，其计算结果具有和传统精确的完全二次型组合(CQC)方法同样的精度，但计算速度要大大地快于CQC方法，且由于不需要直接计算激振力的功率谱密度矩阵而降低了对内存的需求，特别适合在中档PC机上实现，为大跨度屋盖和超高层结构的风振响应和等效静力风荷载的检测计算解决了两个关键技术问题。

主权项

1、一种用于大跨度屋盖和超高层建筑结构风振响应的检测计算方法，是通过上述建筑模型的风洞试验测试结构表面的风压分布，并据此进行计算实现的，其特征在于：1)风洞中利用高速同步测压设备对建筑模型表面的风压进行高速的模/数转换，即A/D转换，得到N_p×1维的数字化离散风压时程数据样本矢量{p_T(t)}，其中t＝iΔt，Δt为采样间隔，i＝1，2，...N，j＝1，2，...Np；N为样本点数，T＝NΔt为采样时间，Np为同步测压测点数，采样的结果被存储在计算机里；本质上{p_T(t)}相当于实际风压时程{p(t)}的截尾样本序列，即：2)计算该截尾序列向量的傅立叶变换：{P(f,T)}=∫-∞+∞{pT(t)}e-i2πftdt]]>3)用模态分析法得到结构在以上截尾函数向量作用下的模态坐标和结点位移响应的傅立叶变换：{Q(f，T)}＝[h_p(f)]^*[Φ]^T[R]{P(f，T)}{Y(f，T)}＝[Φ]]{Q(f，T)}其中：[h_p(ω)]为模态坐标下的频率响应函数矩阵，[Ф)为振型矩阵，[R]为荷载分配矩阵，Q、Y分别表示模态坐标q(t)和结点位移y(t)的截尾函数的傅立叶变换；由以上结果分别计算模态响应和结点位移响应的功率谱密度函数的估计：[SqTqT(f)]=1T{Q(f,T)}*{Q(f,T)}T]]>[SyTyT(f)]=1T{Y(f,T)}*{T(f,T)}T]]>4)采用交叠取样方式得到不同时间段的截尾样本函数，重复过程2)3)对所计算出的和进行算术平均以提高谱估计的精度，最终得到模态响应和结点位移响应的功率谱密度函数：[Sqq(f)]=⟨[SqTqT(f)]⟩‾]]>[Syy(f)]=⟨[SyTyT(f)]⟩‾]]>相应模态响应的协方差矩阵为：[Cqq]=∫0∞[Sqq(f)]df]]>而结点位移响应的协方差矩阵为：[C_yy]＝[Ф][C_qq][Ф]^T