[發(fā)明專利]一種面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810090484.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108427825B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐海巍;樓文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法。本發(fā)明提供一種面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法，通過對建筑模型進(jìn)行內(nèi)部容積修正以及合理的選擇調(diào)節(jié)裝置，解決了開洞柔性建筑模型縮尺效應(yīng)帶來的試驗(yàn)測試誤差問題，減小了模型縮尺引起的內(nèi)壓共振頻率的測試偏差，降低了內(nèi)壓響應(yīng)的測試失真，提高了模型試驗(yàn)結(jié)果的可靠性，能準(zhǔn)確測出柔性建筑開洞后內(nèi)部風(fēng)荷載的脈動(dòng)響應(yīng)，為工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供取值依據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法。

背景技術(shù)

當(dāng)建筑由于使用功能需要或者風(fēng)致破壞而產(chǎn)生局部開洞時(shí)，其內(nèi)部將產(chǎn)生顯著的內(nèi)壓脈動(dòng)，甚至可能超過相應(yīng)的外壓值。當(dāng)其與作用在建筑外部的風(fēng)荷載相互疊加后將可能大幅提高建筑結(jié)構(gòu)的總凈風(fēng)荷載，從而增加了結(jié)構(gòu)的破壞風(fēng)險(xiǎn)。大量的風(fēng)災(zāi)調(diào)查顯示，內(nèi)外壓的這一協(xié)同作用是強(qiáng)風(fēng)作用下建筑破壞的主要原因之一。因此，對于開洞建筑，準(zhǔn)確評估其風(fēng)致內(nèi)壓響應(yīng)對保障結(jié)構(gòu)抗風(fēng)安全具有極為重要的工程意義。

評估開洞建筑內(nèi)部風(fēng)荷載的手段有很多種，包括理論估算和試驗(yàn)?zāi)M等。由于現(xiàn)有的內(nèi)壓理論計(jì)算方程中存在著一些待定的未知參數(shù)，所以導(dǎo)致理論方法難以推廣到實(shí)際應(yīng)用中。目前，最可靠有效的方式是采用模型風(fēng)洞試驗(yàn)來獲取開洞建筑內(nèi)部風(fēng)荷載的取值。然而，理論研究表明內(nèi)壓響應(yīng)具有Helmholtz共振的非線性特征。如果直接采用幾何縮尺后的模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)將會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)測得的內(nèi)壓共振頻率和脈動(dòng)響應(yīng)存在明顯誤差。因此，試驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)對幾何縮尺后的建筑模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚员ＷC建筑原型和模型之間內(nèi)壓響應(yīng)特性的相似性。根據(jù)相似性原理，目前通常以原型風(fēng)速和試驗(yàn)風(fēng)速比的平方為比例系數(shù)來調(diào)整模型內(nèi)部容積以實(shí)現(xiàn)縮尺效應(yīng)的修正。但需要指出的是，這一經(jīng)典的修正方法僅適用于建筑原型和模型均為剛性結(jié)構(gòu)的前提。因?yàn)閷τ谌嵝蚤_洞建筑(例如，膜結(jié)構(gòu)建筑，工業(yè)廠房等)，當(dāng)其在內(nèi)外風(fēng)壓共同作用下，結(jié)構(gòu)變形將導(dǎo)致其內(nèi)部容積也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的改變，而經(jīng)典的容積調(diào)節(jié)方法無法考慮這一改變所帶來的影響，因此，無法應(yīng)用到該類結(jié)構(gòu)的內(nèi)壓測試中。

以往經(jīng)典的縮尺效應(yīng)修正理論僅僅簡單地給出內(nèi)壓測試時(shí)模型需要按照風(fēng)速比的平方進(jìn)行調(diào)整的結(jié)論，但在實(shí)際試驗(yàn)操作過程中仍然存在諸多問題，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)意想不到的試驗(yàn)結(jié)果。例如，調(diào)節(jié)裝置與測試模型的連通問題，當(dāng)兩者間采用較小的連通孔時(shí)，測到的內(nèi)壓會(huì)出現(xiàn)雙峰共振的特點(diǎn)，偏離了原建筑內(nèi)壓單一共振響應(yīng)的特點(diǎn)。另外，調(diào)節(jié)裝置的外形，例如高度，對內(nèi)壓的測試效果也有顯著影響，當(dāng)采用過高的調(diào)節(jié)容器時(shí)，同樣將產(chǎn)生內(nèi)壓響應(yīng)雙峰共振的現(xiàn)象，導(dǎo)致建筑內(nèi)風(fēng)壓測試結(jié)果出現(xiàn)偏差。為了給開洞柔性建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供可靠的內(nèi)部風(fēng)荷載，需要提出一種新的內(nèi)壓測試方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在建立一種針對柔性建筑開洞后所產(chǎn)生的內(nèi)部風(fēng)荷載的測試方案，為該類建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的內(nèi)部風(fēng)荷載。

為此，本發(fā)明的上述目的通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法，所述面向開洞柔性建筑的風(fēng)致內(nèi)壓測試方法依次包括以下步驟：

1)確定開洞柔性建筑模型的內(nèi)壓共振頻率

1.1)計(jì)算建筑原型的等效內(nèi)部容積

通過建筑圖紙和結(jié)構(gòu)信息建立建筑原型的有限元模型，并對該模型施加單位壓力，得出荷載施加前后建筑容積的改變量_△V，并由以下公式(1)計(jì)算建筑原型的體積模量：

式中：K_b為建筑原型的體積模量，V₀為變形前建筑的原容積；根據(jù)K_b可以得出柔性建筑的等效容積V_e，如下：

V_e＝V₀(1+K_b/γP_a) (2)