異形曲面屋蓋結(jié)構(gòu)脈動(dòng)風(fēng)壓的非高斯特性及峰值因子的研究*

張 濤 谷子頎 陳伏彬,2

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410114; 2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)橋梁工程安全控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410082)

現(xiàn)行GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[1]認(rèn)為屋蓋表面的風(fēng)荷載一般符合高斯分布。隨著研究的深入,國(guó)內(nèi)外風(fēng)工程學(xué)者發(fā)現(xiàn)屋蓋表面部分區(qū)域,特別是屋蓋迎風(fēng)前緣及拐角處附近,風(fēng)荷載往往會(huì)呈現(xiàn)出顯著的非高斯特性[2-5],而非高斯風(fēng)荷載會(huì)對(duì)屋蓋造成嚴(yán)重的局部破壞,如“2012年浙江平湖體育館在臺(tái)風(fēng)‘海葵’的作用下表面膜結(jié)構(gòu)大面積破壞”“2015年廣東湛江體育館曾被臺(tái)風(fēng)‘彩虹’掀出1/6小天窗”“2018年江西南昌昌北機(jī)場(chǎng)外部吊頂被強(qiáng)風(fēng)吹落”等。可見(jiàn),若仍基于高斯分布的傳統(tǒng)峰值因子法計(jì)算峰值因子,會(huì)低估屋蓋表面局部區(qū)域的極值風(fēng)壓,導(dǎo)致設(shè)計(jì)偏于不安全,留下安全隱患,繼續(xù)采用高斯分布來(lái)描述非高斯區(qū)域脈動(dòng)風(fēng)荷載已不再適用。

針對(duì)以上問(wèn)題,20世紀(jì)90年代,國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn)[6-9]:假設(shè)風(fēng)壓時(shí)程為高斯分布時(shí),屋蓋表面很多區(qū)域會(huì)因旋渦脫落而出現(xiàn)局部破壞的現(xiàn)象,但未進(jìn)一步探究其形成機(jī)理。21世紀(jì)以來(lái),孫瑛等分析了大跨平屋蓋模型表面脈動(dòng)分壓的非高斯特性,并解釋了其形成原因和機(jī)理,但沒(méi)有給出具體適用于不同區(qū)域的脈動(dòng)壓力峰值因子值。[10]Dong等在前人的基礎(chǔ)上,使用風(fēng)壓譜討論了鞍形屋蓋非高斯特征的形成原因,劃分了高斯和非高斯區(qū)域,并使用峰值因子法計(jì)算了非高斯區(qū)域的極值風(fēng)壓。[11]吳迪等對(duì)柱面屋蓋和球面屋蓋氣動(dòng)效應(yīng)的不定性進(jìn)行了研究,建立了兩種屋面極值風(fēng)壓的廣義極值概率模型,并對(duì)峰值因子法的保證率重新進(jìn)行了評(píng)估。……