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专利号: 2019107529080
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于,包括以下步骤:对建筑进行基于高频底座测力天平的风洞试验,获取建筑结构基底在x方向上的第一倾覆弯矩时间序列、在y方向上的第二倾覆弯矩时间序列和在θ方向上的扭矩时间序列;

根据所述第一倾覆弯矩时间序列、第二倾覆弯矩时间序列和扭矩时间序列获取建筑结构基底的气动弯矩功率谱矩阵;

计算建筑结构的模态分配系数矩阵;

根据所述模态分配系数矩阵计算建筑结构的组合系数矩阵;

计算建筑结构的频率响应函数矩阵;

根据所述气动弯矩功率谱矩阵、组合系数矩阵和频率响应函数矩阵计算兼顾模态耦合效应的基底弯矩功率谱密度矩阵和基底弯矩响应谱矩阵;

根据所述基底弯矩响应谱矩阵和基底弯矩功率谱密度矩阵计算兼顾模态耦合效应的建筑结构总弯矩响应、背景弯矩响应和共振弯矩响应;

根据所述总弯矩响应、背景弯矩响应和共振弯矩响应,计算建筑结构的等效静风荷载。

2.根据权利要求1所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述根据所述第一倾覆弯矩时间序列、第二倾覆弯矩时间序列和扭矩时间序列获取建筑结构基底的气动弯矩功率谱矩阵这一步骤,其具体包括:根据所述第一倾覆弯矩时间序列和第二倾覆弯矩时间序列,获取建筑结构基底的第一气动弯矩功率谱矩阵 f为频率;

根据所述扭矩时间序列对所述第一气动弯矩功率谱矩阵进行扩展,得到所述气动弯矩功率谱矩阵

3.根据权利要求2所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述根据所述第一倾覆弯矩时间序列和第二倾覆弯矩时间序列,获取建筑结构基底的第一气动弯矩功率谱矩阵这一步骤,其具体包括:通过公式 对所述第一倾覆弯矩时间序列进行傅里叶变换,其中,Mx(t)为第一倾覆弯矩时间序列,f为频率,T1为采样时长,Ax(f,T1)为Mx(t)的傅里叶变换,t为时间尺度;

通过公式 对所述第二倾覆弯矩时间序列进行傅里叶变换,其中,My(t)为第二倾覆弯矩时间序列,Ay(f,T1)为My(t)的傅里叶变换;

采用周期图法计算第一倾覆弯矩时间序列的自功率谱得到 计算第二倾覆弯矩时间序列的自功率谱得到 计算第一倾覆弯矩时间序列和第二倾覆弯矩时间序列的互功率谱得到 和根据所述第一倾覆弯矩时间序列的自功率谱、第二倾覆弯矩时间序列的自功率谱及第一倾覆弯矩时间序列和第二倾覆弯矩时间序列的互功率谱 ,通过公式得到建筑结构基底的第一气动弯矩功率谱矩阵

4.根据权利要求2所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述计算建筑结构的模态分配系数矩阵这一步骤,其具体包括:从建筑结构的有限元模型提取建筑结构第j阶模态的真实振型在k方向上的分量,得到φk,j,其中,j为建筑结构的模态阶数,k可取x,y,θ中的任一方向;

当建筑结构的第j阶模态为侧摆模态时,通过公式 计算[G]中的矩阵元素,得到矩阵[G],其中[G]为建筑结构的模态分配系数矩阵,Gk,j为建筑结构的模态分配系数矩阵中的矩阵元素,m为建筑结构的质量;

当建筑结构的第j阶模态为扭转模态时,通过公式 计算[G]中的矩阵元素,得到矩阵[G],其中,I为建筑结构的转动惯量。

5.根据权利要求4所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述根据所述模态分配系数矩阵计算建筑结构的组合系数矩阵,其具体为:通过公式 计算建筑结构的组合系数矩阵,其中,[J]为建筑结构的组合系数矩阵,H为建筑结构的高度。

6.根据权利要求5所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述计算建筑结构的频率响应函数矩阵这一步骤,其具体为:通过公式 计算建筑结构的频率响应函数矩阵,其

中,[Hp(f)]为建筑结构的频率响应函数矩阵,f为频率,fj为建筑结构的第j阶固有频率,ζj为建筑结构的第j阶固有模态阻尼比,i为复数标志。

7.根据权利要求6所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述根据所述气动弯矩功率谱矩阵、组合系数矩阵和频率响应函数矩阵计算兼顾模态耦合效应的基底弯矩功率谱密度矩阵和基底弯矩响应谱矩阵这一步骤,其具体包括:通过公式 计算所述基底弯矩功率谱密度矩阵,其中,为基底弯矩功率谱密度矩阵;

通过公式 计算所述基底弯

矩响应谱矩阵,其中, 为基底弯矩响应谱矩阵。

8.根据权利要求7所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法,其特征在于:所述根据所述基底弯矩响应谱矩阵和基底弯矩功率谱密度矩阵计算兼顾模态耦合效应的建筑结构总弯矩响应、背景弯矩响应和共振弯矩响应这一步骤,其具体包括:根据所述基底弯矩响应谱矩阵,通过公式 计算兼顾模态耦合效应的建筑结构总弯矩响应,其中, 为所述总弯矩响应;

根据基底弯矩功率谱密度矩阵,通过公式 计算兼顾模态耦合效应的建筑结构背景弯矩响应,其中, 为所述背景弯矩响应;

根据基底弯矩功率谱密度矩阵,通过公式 计算兼顾模态耦合效应的建筑结构共振弯矩响应,其中, 为所述共振弯矩响应,ζ1为建筑结构的1阶固有模态阻尼比,χ1为建筑结构的1阶折算固有频率。

9.一种兼顾模态耦合效应的荷载处理装置,其特征在于,包括:至少一个处理器;

至少一个存储器,用于存储至少一个程序;

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1‑8任一项所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法。

10.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于:所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行如权利要求1‑8任一项所述的一种兼顾模态耦合效应的荷载分析方法。