大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的方法及系统与流程

本发明主要涉及同步测压风洞试验中，大跨度空间结构测压点风荷载转换到结构节点的方法及系统。

背景技术：

1、由于使用功能和审美的需要，大跨度空间结构逐渐往轻质化、尺寸大型化和造型复杂化方向发展。这导致其对风荷载比较敏感，而且这类结构的刚度低、阻尼小，风致振动效应比较显著。《建筑结构荷载规范gb50009-2012》建议大跨度空间结构的风荷载应当通过风洞试验确定。

2、由于技术限制，在目前的同步测压风洞试验中，电子压力扫描阀通常只有数百个通道，导致试验结构模型上只能布置数百个测压点。但是大跨度空间结构往往有数千个、甚至上万个节点，远远多于测压点数。如何通过有限的测压点准确地获取大跨度空间结构的节点风荷载是需要解决的问题。

3、针对上述问题，现在的主流处理方法是忽略结构内部节点的风荷载，假设测压点控制范围内的结构表面节点平均承受该测压点的风荷载。这种处理方法存在两个问题：第一是忽略结构内部节点承受的风荷载会导致内部节点设计偏于不安全；第二是结构表面节点平均分配测压点风荷载没有明确的物理意义，且与实际受力情况存在差距。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的方法及系统，采用分步叠加法，以风荷载作用下的大跨度空间结构节点位移为求解变量，通过位移与力的协调关系建立平衡方程，采用自主编制的计算机程序计算各节点承受的风荷载。

2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的方法，包括：

3、计算大跨度空间结构1～m号测压点的风荷载，给原始结构的所有节点施加约束；

4、在1～m号测压点的位置施加风荷载fwi，i＝1,2,…,m，令约束体系发生和原始结构相同的位移；

5、通过节点位移和力的对应关系在所有约束处建立平衡方程，求解平衡方程获得所有节点在风荷载fwi作用下的位移；

6、根据节点及其紧邻的节点位移，计算从1～m号测压点分配到的风荷载，叠加1～m号测压点分配到节点的风荷载。

7、在一些可选的实施方案中，由得到测压点i的风荷载fwi，其中，测压点i的风压系数时程为cpi(t)，控制范围面积为ai，空气密度为ρ，参考点风速为uref。

8、在一些可选的实施方案中，由得到由1～m号测压点分配到节点j的风荷载fj。

9、在一些可选的实施方案中，将原始结构所有节点自由度约束住的结构记作约束体系。

10、按照本发明的另一方面，提供了一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的系统，包括：

11、测压点风荷载计算模块，用于计算大跨度空间结构1～m号测压点的风荷载；

12、约束模块，用于给原始结构的所有节点施加约束；

13、测压点风荷载施加模块，用于在1～m号测压点的位置施加风荷载fwi，i＝1,2,…,m，令约束体系发生和原始结构相同的位移；

14、平衡方程求解模块，用于通过节点位移和力的对应关系在所有约束处建立平衡方程，求解平衡方程获得所有节点在风荷载fwi作用下的位移；

15、节点风荷载计算模块，用于根据节点及其紧邻的节点位移，计算从1～m号测压点分配到的风荷载，叠加1～m号测压点分配到节点的风荷载。

16、在一些可选的实施方案中，由得到测压点i的风荷载fwi，其中，测压点i的风压系数时程为cpi(t)，控制范围面积为ai，空气密度为ρ，参考点风速为uref。

17、在一些可选的实施方案中，由得到由1～m号测压点分配到节点j的风荷载fj。

18、在一些可选的实施方案中，将原始结构所有节点自由度约束住的结构记作约束体系。

19、按照本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

21、本发明采用分步叠加法，以风荷载作用下的大跨度空间结构节点位移为求解变量，通过位移与力的协调关系建立平衡方程，采用自主编制的计算机程序计算各节点承受的风荷载。可以通过有限的测压点准确地获取大跨度空间结构的节点风荷载。

技术特征：

1.一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由得到测压点i的风荷载fwi，其中，测压点i的风压系数时程为cpi(t)，控制范围面积为ai，空气密度为ρ，参考点风速为uref。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，由得到由1～m号测压点分配到节点j的风荷载fj。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将原始结构所有节点自由度约束住的结构记作约束体系。

5.一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，由得到测压点i的风荷载fwi，其中，测压点i的风压系数时程为cpi(t)，控制范围面积为ai，空气密度为ρ，参考点风速为uref。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，由得到由1～m号测压点分配到节点j的风荷载fj。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，将原始结构所有节点自由度约束住的结构记作约束体系。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种大跨度空间结构测压点风荷载转换到节点的方法及系统，主要涉及同步测压风洞试验中，大跨度空间结构测压点风荷载转换到结构节点的计算。计算大跨度空间结构1～m号测压点的风荷载，给原始结构的所有节点施加约束；在1～m号测压点的位置施加风荷载F<subgt;wi</subgt;，i＝1,2,…,m，令约束体系发生和原始结构相同的位移；通过节点位移和力的对应关系在所有约束处建立平衡方程，求解平衡方程获得所有节点在风荷载F<subgt;wi</subgt;作用下的位移；根据节点及其紧邻的节点位移，计算从1～m号测压点分配到的风荷载，叠加1～m号测压点分配到节点的风荷载。本发明可以通过有限的测压点准确地获取大跨度空间结构的节点风荷载。

技术研发人员：袁家辉,张明,袁媛,阿颖
受保护的技术使用者：中冶南方城市建设工程技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10