基于短期风速资料对基本风压的研究

发布时间：2020-05-13 11:18

【摘要】：近年来,随着我国经济的发展,高层、超高层建筑结构及大跨度桥梁的数量显著增加。风荷载作为此类结构需要考虑的主要荷载之一,在结构响应分析、结构设计及安全评估中具有重要意义。我国现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)规定,风荷载由基本风压确定,而后者则需利用相关地区的长期风速资料计算获得。事实上,我国某些待建地区由于缺少长期风速资料,无法确定合理的基本风压值,在工程设计中一般参考相邻城市的基本风压,然而相邻城市的基本风压往往不能反映建设地点真实的风压情况,这极大妨碍了工程结构设计的准确性。另一方面,对于设计使用年限较短的工程,如拆除工程,应采用与其设计使用年限相匹配的基本风压。而现行《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中对重现期在1年以下的情况尚无风压可供参考。为解决以上问题,本文基于短期风速资料对基本风压进行研究,为缺乏长期风速资料地区工程以及设计使用年限较短工程的风荷载计算提供参考。本文以日、周、月最大风速资料作为样本点,统计了全国54个主要城市2013—2017年的短期风速资料。选用极值I型分布和极值III型分布对风速资料进行统计分析。以Gumbel法和矩估计法作为极值I型分布的参数估计方法,而以变量替换法和最小二乘法作为极值III型分布的参数估计方法,利用柯尔莫哥洛夫检验法对分布的拟合结果进行检验,发现在大部分城市的日、周、月最大风速样本中,唯有月最大风速资料服从以上两种极值分布。并据此选用月最大风速资料作为样本进行进一步研究。通过比较参数估计优良性指标,得出结论:极值III型分布与各城市的月最大风速资料拟合较好,变量替换法为最优参数估计方法。根据以上结论计算了这54个城市不同重现期的基本风压,其中包括重现期在1年以下的情况。将计算结果与规范提供的风压标准值进行了比较分析,结果表明:在缺乏长期风速资料的地区,可以利用短期风速资料,以极值III型分布作为概率分布,根据月最大风速资料确定基本风压。本文进一步,以缺少长期风速资料的阜阳市为例说明了按此方法计算基本风压的过程及结果。本文利用Midas gen软件,以阜阳市某高层剪力墙结构为例,分别采用基于短期风速资料获得的阜阳市基本风压与规范规定的临近城市亳州的基本风压计算了风荷载及结构响应。结构在两种风荷载作用下均满足规范要求。对比两种风荷载作用下结构的位移及内力响应,当取基于短期风速资料获得的阜阳市基本风压进行计算时,底部最大剪力和弯矩增大了9.2%,最大层间位移角增大了9.1%,计算结果较为安全。因此,在缺乏长期风速资料的地区,使用基于短期风速资料所得基本风压进行结构分析及设计不失为一种可行的方法。
【图文】：

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直方图与概率密度曲线对比图

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图 4-1 结构标准层平面布置图Fig.4-1 Plane layout of structural standard floor4.3.2 材料的选用本工程结构钢筋的选用严格按照《混凝土设计规范》（GB50010-2010）中的
【学位授予单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU312.1

【参考文献】