超高層建筑氣動(dòng)參數(shù)識別的分段線性化—最小二乘法

黃東梅　朱樂東　丁泉順

摘要：柔性超高層建筑在強(qiáng)風(fēng)作用下會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)反饋效應(yīng)，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析中通常通過附加的非線性/線性氣動(dòng)阻尼和氣動(dòng)剛度來考慮其影響。因此，提出了一種用于此類非線性系統(tǒng)識別的諧波分段線性化一最小二乘回歸方法。該方法不但可以識別灰箱系統(tǒng)，即已知典型非線性振動(dòng)系統(tǒng)方程，僅需識別其系統(tǒng)參數(shù)，還可以識別黑箱系統(tǒng)，即非線性振動(dòng)系統(tǒng)的方程和參數(shù)均未知。該方法首先把非線性振動(dòng)系統(tǒng)視為分段的線性振動(dòng)系統(tǒng)并識別出時(shí)變的阻尼比，然后根據(jù)最小二乘回歸分析獲得阻尼比與時(shí)間或振幅的關(guān)系表達(dá)式，最終建立其非線性振動(dòng)方程。最后，以492m的上海環(huán)球金融中心為研究對象進(jìn)行了氣動(dòng)彈性模型振動(dòng)測量風(fēng)洞試驗(yàn)，首先采用隨機(jī)減量法對橫風(fēng)向振動(dòng)位移響應(yīng)進(jìn)行處理獲得其自由振動(dòng)響應(yīng)，然后應(yīng)用諧波分段線性化一最小二乘法識別其橫風(fēng)向非線性/線性氣動(dòng)阻尼比和氣動(dòng)剛度，并討論了其平均氣動(dòng)阻尼比（線性）、氣動(dòng)剛度、非線性氣動(dòng)參數(shù)隨風(fēng)速的變化情況。研究結(jié)果表明：該方法對識別柔性超高層建筑在強(qiáng)風(fēng)作用下的此類非線性振動(dòng)黑箱系統(tǒng)是可行的。