高层建筑风荷载模拟

浅谈高层建筑风荷载模拟

摘要：两个高层建筑之间的风荷载现在是建筑工程业人士越来越关注的话题，那么如何有效的检测两个高层建筑之间的风荷载问题，成为越拉越多人困扰的问题。本文在介绍从测量高层建筑之间的风荷载的方法上入手，从而探讨适合高层建筑风荷载测量的方法，

关键词：高层建筑风荷载模拟

前言：随着社会科学技术的飞速发展，在我国越来越多的高层建筑林立而起，相应的高层建筑之间的风荷载的作用成为人们关注的话题。目前在我国没有对于大型的、跨尺度的空间架构建筑风荷载模拟的方法，要确定跨尺度空间结构高层建筑的风荷载作用，就要测定出相关风时速的曲线以及相关数据。本文就谐波叠加法、线性滤波法和小波分析以及脉动风荷载模拟给予一定的介绍。

在风的时程曲线中，一般包含两种成分:一种是长周期部分，值常在10分钟以上;另一种是短周期部分，常仅有几秒种左右。由于风的长周期远远大于一般结构的自振周期，其对结构的作用相当于静力作用。脉动风是由于风的不规则性引起的，它的强度是随时间按随机规律变化的，由于它的周期较短，因而其作用性质是动力的，会引起结构的振动。

1 脉动风荷载模拟

脉动风就离散化为作用于每一个质量集聚点的离散化脉动风荷

载，其值可近似用该质量集中点处的脉动风压乘以相应作用点的作用面积来求取。由于脉动风压为高斯平稳随机过程，且其具有空间相关性的特点，故对高层建筑的脉动风荷载必须建立起它的自功率谱和互功率谱密度函数。相关人士根据世界上不同地点、不同高度测得的90多次强风记录，给出了如下形式的脉动风速谱:，其中的脉动功率风速谱的计算方法是；

k是与地面粗糙度相关的系数。

脉动风荷载模拟通过脉动风速谱推出脉动风压谱，进而求出规格化的脉动风压谱，并对其进行复共珑分解。根据国内相关的建筑结构规范，考虑脉动风的竖向相关性，建立了脉动风荷载的功率谱密度函数矩阵。

2 谐波叠加模拟

谐波叠加法是基于三角级数求和的频谱表示法,其基本思想是将随机信号通过离散傅立叶分析变换,分解为一系列具有不同频率和幅值的正弦波或其他谐波。谐波叠加法简单直观,数学基础严密,模拟效果好,是模拟脉动风速时程的一种有效方法,但其工作量巨大较为费时间。

3 线性滤波模拟

目前最常用的是用线性滤波法中的自回归法来模拟随机风场中的多维风速时程。m个空间点相关脉动风速时程v(t)可由下式来模拟：k是与地面粗糙度相关的系数。

脉动风荷载模拟通过脉动风速谱推出脉动风压谱，进而求出规格化的脉动风压谱，并对其进行复共珑分解。根据国内相关的建筑结构规范，考虑脉动风的竖向相关性，建立了脉动风荷载的功率谱密度函数矩阵。

2 谐波叠加模拟

谐波叠加法是基于三角级数求和的频谱表示法,其基本思想是将随机信号通过离散傅立叶分析变换,分解为一系列具有不同频率和幅值的正弦波或其他谐波。谐波叠加法简单直观,数学基础严密,模拟效果好,是模拟脉动风速时程的一种有效方法,但其工作量巨大较为费时间。

3 线性滤波模拟

目前最常用的是用线性滤波法中的自回归法来模拟随机风场中的多维风速时程。m个空间点相关脉动风速时程v(t)可由下式来模拟：

其中x、y、z为坐标向量矩阵;p为ar模型阶数;δt是模拟风速时程的时间步长;ψk为ar模型自回归系数矩阵,为m×m阶方阵;n(t)为独立随机过程向量,n(t) = l·n(t); nj(t)(j =1,…,m)是均值为0、方差为1且彼此相互独立的正态随机过程; l为m阶下三角矩阵。

4 小波分析模拟

小波分析是脉动风速时程属频率变化激烈的时变信号,因此具

有良好时-频窗的小波变换分析,可以很好的描述脉动风速时程的

时频特性。运用此方法相关的函数表达为

其中是随机信号，为基本小波或者小波母函数，为傅立叶变换。

小波分析模拟具有自身良好的时频特性,符合脉动风速时程变

换的特点,因此小波作为一种新的模拟手段,在结构风工程的研究中,受到国内外学者的广泛关注。

结语；通过对以上风荷载模拟方法的介绍，我们知道，脉动风荷载在测量上具有很高的精确度，但是计算量很大，不是很实用。而线性滤波法相对比较除了在时间步长的选择上比较难以外还是

很适合的。小波分析模拟是最近兴起的一种模拟方法，可以很好的模拟风速，而测量的结果可以和预想结果很好的符合，是未来最广泛使用的一种方法。

注：文章内的图表及公式请到pdf格式下查看

小说借赵辛楣的口说道：“有群众生活的地方全有政治”⑧可谓一语中的。生活表面的所谓高尚和暗地里的低劣品性紧紧相依，使人与人之间的城墙越砌越高。

三、社会大围城的坚不可摧

马克思说“人的本质不是单个人所固有的抽象物，在其现实性上，它是一切社会关系的总和”。⑨钱钟书曾在《围城》序中说“在

这本书里，我想写现代中国某一部分社会、某一类人物”。⑩而这类人在社会大围墙内的左冲右突就构成了其中的故事。事实上，《围城》在某种程度上也揭示了人类在社会围城内无助无奈的永恒生存困境。

（一）自然天性在家庭围城中的受缚

家庭是社会的细胞，许许多多的家庭组成了一个庞大的社会体系。人格心理学家曾经说过：“家庭对人的塑造力是今天我们对人格发展看法的基石。”11方鸿渐的性格是在多重挤压下形成的，家庭就是塑造他性格的一个重要因素。

小说一开始，方鸿渐的生活就在父亲的安排之下，他没有选择。唯一有过的叛逆想法是要自由恋爱，却因为父亲的一封信戛然而止。在封建家长制的威慑下，方鸿渐只能压制自己的个性和欲望。留洋回国后，仰仗着周家才出国深造的方鸿渐又不得不低着头做人。在生活面前，个人是渺小的，在远离家的监督下，或许能够相对自由，但回到固定环境，这种自由就受到限制。有人说西方精神的浪漫与东方精神的拘谨使方鸿渐养成了双重性格：“玩世不恭”与“合同随俗”。 12由于家庭是塑造人格的基石，生活在父亲封建思想及岳父礼教权威下的方鸿渐自然变得犹豫不决、合同随俗。更因为有过远离家庭，远离男权，接受西式文化熏陶的光阴，使方鸿渐骨子里少了点对女性的霸权，遗留下更多的软弱退让。否则，婚后作为一个生活在男权文化占统治地位时代的方鸿渐，又怎会对孙