《大跨屋蓋結構風效應不確定性研究》是依託北京交通大學，由吳迪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大跨屋蓋結構風效應不確定性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳迪
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
結構風效應不確定性研究是風工程領域具有挑戰性的發展方向，也是當前國際風工程研究的熱點課題之一。大跨屋蓋結構的抗風問題具有特徵湍流作用顯著、多模態參振和多等效目標的特點，導致屋蓋結構風效應具有很強的不確定性。通過本項目研究，構建結構風效應不確定性研究的理論框架；對典型形式大跨屋蓋進行重複採樣風洞試驗，建立基於機率的風荷載數學描述模型；採用全局參數靈敏度分析方法考察荷載不確定性和結構自身參數隨機性對結構風振回響的影響，建立結構動力極值回響的機率分布模型，實現對大跨屋蓋結構風效應從簡單的確定性分析到考慮各種隨機因素的不確定性分析；在此基礎上提出基於機率的圍護結構和主體結構設計風荷載計算方法，為構建基於可靠度的結構抗風設計理論提供科學基礎。
結題摘要
通過本項目研究，構建了結構風效應不確定性研究的理論框架；對具有典型形式的大跨屋蓋剛性模型進行了超過1000次的獨立採樣風洞試驗，獲得大量脈動風壓樣本。通過對風荷載各階統計量（均值、標準差、偏度、峰度）進行不確定性分析，建立了相應的機率描述模型，研究發現常態分配和對數常態分配是脈動風壓前3階統計量的最優分布，廣義極值分布是峰度係數的最優分布。基於極值理論建立了極值風壓的機率模型，探討了極值風壓機率分布與特徵湍流的關係；對傳統峰值因子法的荷載保證率進行了評估，發現峰值因子法無法給出具有一致保證率的極值風壓分布，且較大程度的低估了最不利負壓，誤差率在20%~30%之間。 提出了定量評估結構極值風回響認知不確定性的分析方法。採用該方法可以計算對應不同保證率的極值風回響置信區間。考察了風速和風效應係數樣本數對總體不確定性的影響，結果表明在實際抗風設計中不考慮由於樣本數目不足導致的認知不確定性將顯著低估極值風致回響。影響認知不確定性的諸多因素中，R年一遇風速對總體不確定性貢獻最大。當風速隨機性較小而風效應係數隨機性較大時，風效應係數變異係數對總體不確定性影響較為顯著。與剛性結構相比，柔性結構對風速不確定性更為敏感。 將本文提出的不確定性分析方法套用到多項重大工程包括大型體育場館(如國家體育場、國家網球中心、宿州體育館)和其他重要工程建築(如高鐵瀋陽南站、天津西站、雲南科技館新館)中，結果驗證了本文方法的有效性和實用性。
