風(fēng)向風(fēng)速記錄儀在建筑工程中的應(yīng)用
來(lái)源: http://www.52lvi.cn/ 類(lèi)別:實(shí)用技術(shù) 更新時(shí)間:2012-11-13 閱讀次
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我們知道,風(fēng)向風(fēng)速記錄儀是對(duì)某一地方進(jìn)行風(fēng)速和風(fēng)向記錄的,其應(yīng)用范圍比較廣泛,不僅僅是農(nóng)業(yè)方面,像前面介紹的應(yīng)用在旅游方面的,今天為大家介紹一下風(fēng)向風(fēng)速記錄儀在建筑工程中的應(yīng)用。
從事建筑行業(yè),我們必須根據(jù)當(dāng)?shù)馗鱾(gè)季度的風(fēng)速風(fēng)向,然后確定建筑模式和風(fēng)格,不能盲目的進(jìn)行建筑,對(duì)于矩形超高層建筑,若不考慮風(fēng)向風(fēng)速記錄儀的風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布,一般認(rèn)為建筑正面迎風(fēng)時(shí)風(fēng)致響應(yīng)最大,且以此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏于安全。正是基于上述考慮,建筑正面迎風(fēng)工況下的順風(fēng)向、橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)方向的風(fēng)荷載和風(fēng)振響應(yīng)研究較多,而其他非正面迎風(fēng)工況下的建筑風(fēng)荷載和風(fēng)致響應(yīng)研究很少。但是對(duì)于其他復(fù)雜截面的超高層建筑,是否仍然符合這一情況,還需要進(jìn)行詳細(xì)的驗(yàn)證。事實(shí)上,偏于安全的設(shè)計(jì)等同于偏保守的設(shè)計(jì),是以大量人力、財(cái)力和物力為代價(jià)的。對(duì)于造價(jià)昂貴的超高層建筑,這種代價(jià)是非?捎^的。顯然考慮風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布下的全風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)分析是更為合理,更為精細(xì)的分析設(shè)計(jì)方法,是解決上述矛盾的有效手段之一。而且日益完善的風(fēng)速風(fēng)向觀測(cè)技術(shù)和逐步積累的觀測(cè)資料,則為全風(fēng)向風(fēng)振分析提供了可靠的基礎(chǔ)。
通過(guò)利用風(fēng)向風(fēng)速儀進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)的研究了超高層建筑在典型風(fēng)向角下的風(fēng)荷載;然后基于概率論的乘法定理,推導(dǎo)了風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布模型;再結(jié)合風(fēng)速風(fēng)向數(shù)據(jù),建立了重慶地區(qū)風(fēng)速風(fēng)向的連續(xù)型聯(lián)合概率密度模型,同時(shí)給出了基于重現(xiàn)期的考慮風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布的各風(fēng)向基本風(fēng)速;最后結(jié)合風(fēng)振響應(yīng)和各風(fēng)向基本風(fēng)速,提出了可供設(shè)計(jì)參考的各響應(yīng)基本風(fēng)速風(fēng)向因子;诖,本文主要開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的工作:
通過(guò)超高層建筑的剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn),研究了在典型風(fēng)向角下角部凹角方形截面超高層建筑的表面風(fēng)壓幅值特性、頻域特性以及相關(guān)性。與一般規(guī)則方形截面超高層建筑相比,在正面迎風(fēng)時(shí),此類(lèi)截面超高層建筑的力系數(shù)平均值要小。在剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究了此截面超高層建筑在典型風(fēng)向角下的層風(fēng)荷載幅值特征、頻域特征以及空間相關(guān)性。分析了風(fēng)力系數(shù)平均值、根方差、層風(fēng)力系數(shù)譜和豎向相關(guān)性隨風(fēng)向角的變化情況,建立了超高層建筑在各典型風(fēng)向角下的層風(fēng)荷載幅值模型、風(fēng)荷載譜模型和豎向相干函數(shù)模型;诟怕收摰某朔ǘɡ,推導(dǎo)了風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布模型。結(jié)合重慶地區(qū)30年日極值風(fēng)速風(fēng)向樣本,建立了重慶地區(qū)風(fēng)速風(fēng)向的連續(xù)型聯(lián)合概率密度模型。其中,對(duì)風(fēng)速條件概率密度模型采用多種典型概率分布模型進(jìn)行了對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布概率模型效果較好。對(duì)風(fēng)向變量的處理采用了修正的風(fēng)向概率直方圖,采用3參數(shù)Weibull 分布和均勻分布疊加的混合概率密度模型進(jìn)行了擬合,經(jīng)檢驗(yàn)混合概率密度模型能滿(mǎn)足概率相容原理。
根據(jù)風(fēng)向風(fēng)速儀顯示的風(fēng)向角的風(fēng)荷載模型,用隨機(jī)振動(dòng)分析方法,在頻域上求解了超高層建筑在典型風(fēng)向角下的位移響應(yīng),并與時(shí)域計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了荷載模型的準(zhǔn)確性。超高層建筑在某些非0風(fēng)向角的響應(yīng)大于正面迎風(fēng)工況下的響應(yīng),驗(yàn)證了此類(lèi)截面超高層建筑按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法僅考慮正面迎風(fēng)工況是不夠的。最后討論了建筑動(dòng)力特性和風(fēng)場(chǎng)參數(shù)變化對(duì)響應(yīng)比的影響,其中建筑基階周期的影響較大。根據(jù)風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布模型計(jì)算了各風(fēng)向100年一遇基本風(fēng)速,結(jié)合超高層建筑典型風(fēng)向角的響應(yīng)比,分析了超高層建筑在不同朝向下各風(fēng)向的響應(yīng)風(fēng)向系數(shù),并取最大的響應(yīng)風(fēng)向系數(shù)反向推導(dǎo)了此朝向下建筑按正面迎風(fēng)計(jì)算的等效基本風(fēng)速,由此得出了各響應(yīng)的基本風(fēng)速風(fēng)向因子。最后在風(fēng)向因子中考慮了周?chē)ㄖ母蓴_效應(yīng),計(jì)算了超高層建筑在確定朝向下的基本風(fēng)速綜合風(fēng)向因子。
風(fēng)向風(fēng)速記錄儀的應(yīng)用不僅僅在這些方面,在其他行業(yè)應(yīng)用也比較廣泛,諸如航空航天,工業(yè)等,我們不能小覷了該風(fēng)向風(fēng)速儀的作用。
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