基于可靠度理论考虑风速风向联合分布的高层建筑抗风优化方法研究.pdf

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5、本身的复杂性以及确定风荷载的方法过于保守等问题，本文从概率的角度应用可靠度分析方法充分考虑风向的影响，开展高层结构抗风优化设计的研究工作。在优化设计中以标准模型为优化对象，采用OC法（OptimalityCriteria，最优准则法）为优化算法，以结构构件总质量为目标函数，并主要以结构顶部水平位移、各层层间位移和结构自振频率为约束条件，通过调整构件截面尺寸，达到既满足约束条件和结构安全性能要求又实现目标函数最小化的目的。具体包含以下主要内容：(1)对已有的风振响应频域分析方法进行详细推导和对比分析，提出了更加简洁明了、适用于高层抗风优化设计的分

6、析方法，并以超高层结构为工程背景对比各频域方法计算结果的精度、效率，总结各方法的优缺点和适用范围。(2)针对抗风优化设计中等效静风荷载计算及选择困难的问题，推导了多目标等效荷载计算方法，将最大位移、层间位移等风振响应同时作为等效目标，等效出一组可以同时产生这些最大响应的静风荷载，即多目标等效静力风荷载，有效地解决了单目标等效荷载中多个等效目标对应多组等效荷载的问题。(3)根据随机振动理论建立了结构加速度响应与结构自振频率及所受风荷载等参数的显式表达式，并将表达式中的结构基阶自振频率、阻尼比和风速以随机变量来考虑，这样就将加速度的计算表达式转化为

7、由三类服从一定分布的随机变量（频率、阻尼比和风速）组成的关系式。根据规范中在10年重现期基本风速下对加速度的限制要求，应用可靠度理论从概率的角度来求解对应加速度限值的自振频率，从而将结构加速度限值转化为结构自振频率限值，以便于在结构抗风优化设计中通过瑞利商原理来控制高层建筑的自振频率，从而达到控制其建筑物顶部加速度响应的目的。优化结果证明了考虑风速等变量随机性的必要性和利用可靠度理论建立频率约束限值的实用价值。I基于可靠度理论考虑风速风向联合分布的高层建筑抗风优化方法研究(4)为了考虑风向的影响和确定合理的设计风荷载，使结构抗风设计更加科学，在

8、气象观测站长年积累的风速测量数据的基础上，建立了风速大小分布及方向分布的概率模型，同时从可靠度的角度出发，将加速度约束条件转化为考虑风速风向联合分布的