《大跨空間結構的風荷載與風回響機率性評價》是依託哈爾濱工業大學，由武岳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大跨空間結構的風荷載與風回響機率性評價
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：武岳
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於可靠度的抗風設計是結構風工程理論發展的重要方向，而機率性評價則是構建結構抗風可靠度理論的前提和基礎。由於大跨空間結構的風荷載和風效應的複雜性，目前相關研究工作尚處於空白狀態。本項目擬採用理論研究、風洞試驗和原型實測相結合的方法，對大跨空間結構的極值風荷載和極值風振回響的機率分析方法及機率分布特徵進行系統研究，探討各種不確定性因素的生成機理和傳遞機制，建立相應的機率描述模型，提出適用於主體結構和圍護結構的設計風荷載機率性評價方法，給出具有確定保證率的設計風荷載；在此基礎上，對上述研究成果進行集成，構建更為完備的大跨空間結構風荷載資料庫系統。以上工作為揭示大跨空間結構的風致關鍵效應機理提供了有效的途徑，為進一步構建基於可靠度理論的空間結構抗風設計方法奠定了堅實的基礎。
結題摘要
大跨屋蓋結構的抗風問題具有多荷載形態、多回響振型和多等效目標的特點，這種複雜性導致各種不確定因素對於結構風效應的影響更為顯著。本項目以大跨屋蓋結構為研究對象，從理論、實驗等多方面開展系統的風效應不確定性研究，提出了基於機率的結構抗風設計方法。主要工作有： 1、構建結構風效應不確定性研究的理論框架。確定以機率相關係數檢驗法和極大似然估計法對結構風效應各階統計量的機率分布擬合優度進行定量評價，建立最優機率分布模型；以參數靈敏度分析方法定量評估各種不確定因素對結構風振回響不確定性的貢獻率，獲得不確定性在風荷載與風振回響間的傳遞規律；採用基於極值理論的估計方法計算具有確定保證率的極值風荷載和風振回響。 2、大跨屋蓋風荷載的不確定性分析。對若干典型大跨屋蓋剛性模型進行了重複採樣風洞試驗，通過對風荷載各階統計量進行不確定性分析，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。還對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，且可能低估最不利負壓20%~30%左右。 3、空間結構風振回響的不確定性分析。套用Sobol’方差分解法對結構進行了參數靈敏度分析，定量評估各種不確定因素對風振回響不確定性的貢獻率，研究發現：①風振回響的不確定性主要受風荷載不確定性控制；②風振回響的參數靈敏度與共振回響在總回響中的比重有關，共振回響越大，結構對風荷載越敏感。 4、提出具有確定保證率的圍護結構設計風荷載分析方法。提出了針對較小容量樣本的機率分析方法-“改進獨立風暴法”，其基本思路是設定某一荷載閾值，將連續超出該閾值的時段記為一個獨立脈衝，將每個獨立脈衝的最大值作為一個極值樣本進行機率分析。由於樣本抽取時保證了各脈衝極值的獨立性，且各獨立脈衝的形成機制具有較好的一致性，因此套用這一方法可對較小容量樣本獲得較為精確的機率模型。 5、提出具有確定保證率的主體結構設計風荷載分析方法。針對大跨屋蓋結構多振型參振、等效目標眾多的特點，提出一致等效靜風荷載分析方法，其基本思想是：分別建立多目標等效方程組和約束方程組，前者的目的是獲得與各等效目標吻合程度最好的解，後者的目的是限制某些奇異荷載作用模式的出現，從而解決了多目標等效問題，使主體結構設計風荷載在整體上具有一致的保證率。
