底座天平的几个关键技术问题及其在超高层建筑抗风研究中的应用
发布时间：2023-02-10 20:54
底座天平方法是风工程研究所依赖的主要试验技术之一,被广泛应用于高层建筑、高耸结构的抗风试验研究。广义的底座天平包括高频测力天平(HFFB)和两自由度摆式气动弹性天平(AEB),它们分别用于超高层建筑的气动力测量和考虑风与结构之间互相作用(WSI)的气动弹性试验。本文围绕超高层建筑风效应研究以及抗风设计的理论和技术需求,针对与广义天平相关的几个关键技术问题开展了详细地研究,对于促进超高层建筑抗风研究的技术进步、提高超高层建筑结构风效应估算精度以及抗风设计的技术水平具有十分重要的理论和实用价值。全文的主要研究内容如下:(1)HFFB的动力信号校准方法:提出了一种针对天平模型系统(BMS)的动态信号畸变的修正方法,采用二阶盲辨识(SOBI)方法对BMS测量信号的有效解耦,再采用结合实际气动力特征的参数拟合方法对解耦信号进行精确的参数识别,最终实现对BMS动态畸变信号的准确修正。考虑到模型的非刚性影响以及复杂的WSI效应可能导致BMS出现非比例阻尼问题,进一步采用基于复模态理论的信号解耦方法(CSOBI)和改进的贝叶斯谱密度参数识别方法,形成了具有普遍适应性的HFFB的动力校准方法。将该方法应...
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 超高层建筑风效应研究方法
1.3 天平试验技术在超高层建筑抗风研究中的研究现状
1.3.1 模态参数识别
1.3.2 HFFB试验的气动力修正
1.3.3 模态振型耦合对超高层建筑风致响应的影响
1.3.4 多塔结构的风振响应研究
1.3.5 超高层建筑的气动阻尼特性
1.4 存在的问题和不足
1.5 本文的主要工作
第2章 高频天平测力试验的动力信号校准
2.1 实模态修正方法
2.1.1 问题描述
2.1.2 基本假设条件
2.1.3 不确定性
2.1.4 信号预处理
2.1.5 SOBI方法
2.1.6 仿真算例验证
2.1.7 模态参数识别之曲线拟合方法
2.1.8 信号修正
2.1.9 案例分析
2.2 复模态修正方法
2.2.1 问题的提出
2.2.2 复模态理论与SOBI方法结合
2.2.3 仿真算例验证
2.2.4 模态参数识别之MBSDA方法
2.2.5 信号修正
2.3 软件开发
2.4 本章小结
第3章 基于HFFB技术的超高层建筑三维耦合效应和等效静风荷载计算方法
3.1 基本方法介绍
3.1.1 基本方程及其快速解法
3.1.2 荷载等效方法和等效基底内力
3.2 工程案例之广州西塔
3.2.1 项目简介
3.2.2 识别的模态参数
3.2.3 气动力修正前后比较
3.2.4 模态耦合对结构风振响应的影响
3.2.5 不同耦合程度对脉动响应的影响
3.3 软件开发
3.4 本章小结
第4章 连体多塔结构的风效应研究
4.1 方法介绍
4.1.1 基本方程
4.1.2 特殊位置的位移和相对位移
4.2 工程案例
4.2.1 项目简介
4.2.2 风洞试验
4.2.3 试验结果及分析
4.3 进一步的分析
4.3.1 高频压力积分(HFPI)试验结果的验证
4.3.2 振型符号对相对位移的影响
4.4 基于HFFB技术的双塔结构风效应分析软件
4.5 本章小结
第5章 超高层建筑的气动阻尼特性
5.1 研究气动弹性效应的试验天平简介及模型设计方法
5.1.1 气弹天平简介
5.1.2 模型设计的相似准则
5.1.3 动力特性的目标设计值
5.1.4 动力特性的实现
5.2 考虑复杂气动力特征的结构动力特性识别方法
5.2.1 已有研究方法存在的主要问题
5.2.2 超高层建筑的气动力特征
5.2.3 考虑气动力特征的参数识别方法
5.3 应用实例
5.3.1 项目简介
5.3.2 模型设计的基本参数
5.3.3 试验概况
5.3.4 试验数据处理
5.4 本章小结
第6章 综合案例之南宁东盟创客城项目
6.1 项目简介
6.1.1 项目及基本试验概况
6.1.2 存在的主要问题
6.2 加固模型的试验结果分析
6.2.1 气动力修正
6.2.2 和其它方法的比较
6.2.3 关于BMS的结构动力特征
6.2.4 风致响应结果的比较
6.3 加固前原模型的试验结果分析
6.3.1 非比例阻尼的确认
6.3.2 气动力修正
6.3.3 和其他方法的比较
6.3.4 风致响应结果的比较
6.4 本节小结
第7章 研究总结与展望
7.1 研究总结
7.1.1 主要研究内容和结论
7.1.2 本文的主要创新性
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3739893
【文章页数】：179 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 超高层建筑风效应研究方法
1.3 天平试验技术在超高层建筑抗风研究中的研究现状
1.3.1 模态参数识别
1.3.2 HFFB试验的气动力修正
1.3.3 模态振型耦合对超高层建筑风致响应的影响
1.3.4 多塔结构的风振响应研究
1.3.5 超高层建筑的气动阻尼特性
1.4 存在的问题和不足
1.5 本文的主要工作
第2章 高频天平测力试验的动力信号校准
2.1 实模态修正方法
2.1.1 问题描述
2.1.2 基本假设条件
2.1.3 不确定性
2.1.4 信号预处理
2.1.5 SOBI方法
2.1.6 仿真算例验证
2.1.7 模态参数识别之曲线拟合方法
2.1.8 信号修正
2.1.9 案例分析
2.2 复模态修正方法
2.2.1 问题的提出
2.2.2 复模态理论与SOBI方法结合
2.2.3 仿真算例验证
2.2.4 模态参数识别之MBSDA方法
2.2.5 信号修正
2.3 软件开发
2.4 本章小结
第3章 基于HFFB技术的超高层建筑三维耦合效应和等效静风荷载计算方法
3.1 基本方法介绍
3.1.1 基本方程及其快速解法
3.1.2 荷载等效方法和等效基底内力
3.2 工程案例之广州西塔
3.2.1 项目简介
3.2.2 识别的模态参数
3.2.3 气动力修正前后比较
3.2.4 模态耦合对结构风振响应的影响
3.2.5 不同耦合程度对脉动响应的影响
3.3 软件开发
3.4 本章小结
第4章 连体多塔结构的风效应研究
4.1 方法介绍
4.1.1 基本方程
4.1.2 特殊位置的位移和相对位移
4.2 工程案例
4.2.1 项目简介
4.2.2 风洞试验
4.2.3 试验结果及分析
4.3 进一步的分析
4.3.1 高频压力积分(HFPI)试验结果的验证
4.3.2 振型符号对相对位移的影响
4.4 基于HFFB技术的双塔结构风效应分析软件
4.5 本章小结
第5章 超高层建筑的气动阻尼特性
5.1 研究气动弹性效应的试验天平简介及模型设计方法
5.1.1 气弹天平简介
5.1.2 模型设计的相似准则
5.1.3 动力特性的目标设计值
5.1.4 动力特性的实现
5.2 考虑复杂气动力特征的结构动力特性识别方法
5.2.1 已有研究方法存在的主要问题
5.2.2 超高层建筑的气动力特征
5.2.3 考虑气动力特征的参数识别方法
5.3 应用实例
5.3.1 项目简介
5.3.2 模型设计的基本参数
5.3.3 试验概况
5.3.4 试验数据处理
5.4 本章小结
第6章 综合案例之南宁东盟创客城项目
6.1 项目简介
6.1.1 项目及基本试验概况
6.1.2 存在的主要问题
6.2 加固模型的试验结果分析
6.2.1 气动力修正
6.2.2 和其它方法的比较
6.2.3 关于BMS的结构动力特征
6.2.4 风致响应结果的比较
6.3 加固前原模型的试验结果分析
6.3.1 非比例阻尼的确认
6.3.2 气动力修正
6.3.3 和其他方法的比较
6.3.4 风致响应结果的比较
6.4 本节小结
第7章 研究总结与展望
7.1 研究总结
7.1.1 主要研究内容和结论
7.1.2 本文的主要创新性
7.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
本文编号：3739893
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