研究大跨空间结构的脉动风荷载对于预测大跨结构的风振响应,提高大跨结构抗风设计的准确性和安全度具有重要意义。本项目集成开发了大规模同步测压系统和高频动态压力测量系统,研究了大跨空间结构脉动风荷载的时空分布特性,获得若干重要研究成果,主要包括a)采用高频动态压力测量技术,准确识别出大跨结构的特征流动基本频率,揭示了压力脉动能量集中在多倍频而非基频,而受到采样率较低的制约一般的测压系统往往得不到倍频的能量分布特征,这一实验结果对大跨结构风振特性将产生重要影响;b)根据大跨结构流动形态特征,提出了大跨空间结构脉动风荷载功率谱的数学模型,模型描述的三段曲线分别对应充分发展湍流的含能区、惯性区和耗散区,具有明确的物理意义和良好的普适性;c)将大跨屋盖表面脉动压力分布的空间相关性与流动分离、锥形涡等具体流动形态相联系,根据压力时序的相关性特征,揭示了锥形涡的运动过程,所采用的分析方法对研究流动结构有较好的借鉴意义;d)提出了风振计算的广义坐标合成法,该方法与CQC方法等价,但效率更高,大大提高了大跨结构风振响应计算的速度。此外,本项目积累的大量实验数据为进一步开展大跨结构的抗风研究奠定了基础。
英文主题词large-spatial strucutures;fluctuating wind load; power spectra; flow strucutures; wind-induced response