大跨屋盖表面特征湍流定位参数分析

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2、!户／，l硕士学位论文大跨屋盖表面特征湍流定位参数分析Non—GaussianFeaturesofWindLoadingPressureonLargeSpanRoof作者：秦乐导师：田玉基教授北京交通大学2012年2月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：素翩

3、签名：诩礴签字日期：矽?z年2月21日签字日期：矽j-年≯月可同中图分类号：TU279．7UDC：624学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文大跨屋盖表面特征湍流定位参数分析Non—GaussianFeaturesofWindLoadingPressureOilLargeSpanRoof作者姓名：秦乐导师姓名：田玉基学位类别：工学学科专业：结构工程学号：09121568职称：教授学位级别：硕士研究方向：结构风工程北京交通大学2012年2月致谢本论文的工作是在我的导师田玉基教授的悉心指导下完成的，从论文选题到成文，字里行问均凝聚着导师的诸多心血。导师知

4、识渊博、治学严谨、视野开阔以及为人ji_F直朴实，无一不使学生受益匪浅。值此硕士论文完成之际，谨向导师田玉基教授给予的关怀和爱护致以最诚挚的感谢和崇高的敬意，并祝恩师身体健康，生活愉快，工作顺利!课题组的老师对我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此向各位老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。感谢两年来和我共同学习、生活的同学和室友，朝夕相处使我们有了深厚的感情。感谢结构班的同学，大家和睦相处，团结互助，使我的生活充满乐趣。另外我还要感谢家人、朋友以及所有给予我支持和鼓励的人们，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。从他们那里我获得了一份在这个精彩的世界中

5、保有一份梦想而继续前行的动力。最后要感谢评阅本篇硕士论文和出席论文答辩的各位专家教授给予本人的指导!本课题承蒙国家自然科学基金(50938008)资助，特致殷切谢意。中文摘要摘要：随着2008年北京奥运会、2010年上海世博会、2010年广州亚运会的成功举办，全国的城市化建设是日新月异，大跨度成为现代建筑物的主导方向，并且有向跨度越来越大、外形越来越复杂的方向发展的趋势。为了获得更大的无柱空间，克服自重对结构跨度的束缚，人们不断探索采用轻质高强的建筑材料和高效的结构体系，于是，在屋盖自重得到有效降低的同时，结构刚度也日趋变柔，风荷载己成为此类结构设计的主要控制荷载，

6、因此，研究大跨屋盖表面的风荷载特性已成为迫切需要的重要课题。本文将利用大跨平屋盖、球壳屋盖和柱壳屋盖在风洞试验中的实验数据，对屋盖表面的平均风和脉动风进行研究；由于特征湍流的影响，在屋盖的部分区域，风压时程表现出明显的非高斯特性，本文采用偏斜和峰态作为划分风压时程是否为高斯信号的依据，并将检验结果与Hinich高斯性检验的结果进行对比，最终确定屋盖表面的高斯区和非高斯区。通过研究可以发现：(1)对于大跨屋盖，屋盖表面的风荷载以吸力为主，在迎风前缘、屋顶最高处等的风吸力比较大。风向角对屋盖表面风压分布形式和极值风压都有较大的影响，而风速、矢跨比和地貌的影响比较小，仅在

7、数值上有微小改变，在风压分布形式上没有明显改变。(2)当气流遇到钝体绕流时，先在迎风边缘拐角出现分离而对屋面形成很大的吸力，然后往下游发生再附着，负风压减小甚至出现正风压，因此在进行大跨屋盖结构抗风计算时，应适当考虑下风向区域正压对结构的影响。(3)屋盖表面风荷载在迎风前缘(来流发生分离)、边角处和屋盖后缘即漩涡再附处，由于特征湍流的作用，表现出明显的非高斯性，为屋盖受风的最不利区域。(4)通过对平屋盖、球壳屋盖和柱壳屋盖表面风荷载进行偏斜值和峰态值计算，找出了两者之间的关系和在自身范围内的累积概率密度函数，统计并推导出高斯区和非高斯区的划分准则。(5)引入假设检验

8、的思想，在显著性水平口=0．05时，在频域内对风压时程进行Hinich高斯性检验，并与时域内偏斜和峰态检验的结果进行对比，将非高斯点集中的区域划分为非高斯区，其余为高斯区。(6)考虑到风从各个方向吹来的可能性，分别画出平屋盖、球壳屋盖和柱壳屋盖非高斯区的包络线，并在边角区等非高斯点密集的地区给予特殊考虑，对不同形式的屋盖结构形式给出了相应的非高斯区定位的参数，即特征湍流的定位参数。关键词：风荷载；特征湍流；大跨屋盖；偏斜和峰态；非高斯；Hinich检验分类号：TU279．7ABSTRACTABSTRACTWiththeSuccessofthe2008Beijin