PDF《POD 结合薄板样条插值法在风压预测中的应用 *》

第41 卷第6期2011 年6月建筑结构Building Structure Vol.

41 No.

6 Jun.

2011 POD 结合薄板样条插值法在风压预测中的应用 * 周t毅

1 , 李刚2(1 同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;

2 广东省公路勘察规划设计院有限公司,广州 510507) [摘要] 基于有限的风洞试验测试结果, 提出了结合本征正交分解(POD)和薄板样条插值( TPS) 预测未知点风压 的方法, 并将此方法应用于一座实际大跨度屋盖结构, 在时域和频域上预测值与试验结果的对比证明了该方法的 有效性和实用性.预测值与实测值的自功率谱在低频及高频部分都吻合得较好;

相比自功率谱, 相干函数预测的 精度要低一些.同时指出 POD-TPS 法得到的风压值与直接薄板样条插值结果几乎是完全相同的, 其预测结果完全 取决于插值方法;

POD 法的好处在于, 它将对时程的插值转换为对少量本征模态的插值, 大大降低了计算量. [关键词] POD;

大跨度屋盖;

风压;

预测 中图分类号:TU393. 3,TU312.

1 文献标识码:A 文章编号:1002- 848X(2011)06- 0098-

05 Application of POD combined with thin- plate splines in research on wind pressure Zhou Xuanyi1 ,Li Gang2 (1 State Key Laboratory of Disaster Reduction in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;

2 Guangdong Highway Design Institute Co. ,Ltd. ,Guangzhou 510507,China) Abstract:The proper orthogonal decomposition ( POD ) method combined with thin plate splines ( TPS ) interpolation technique was used to predict the wind pressures on a large-span roof based on the limited data from the wind tunnel test. The validity and practicability of POD-TPS method was illustrated by comparing the predicted results with original data in the time domain and frequency domain. The predicted results of auto-power spectrum agrees well with original ones both in low and high frequency range,whereas the prediction accuracy for cross-power spectrum is not better than that for auto- power spectrum. At the same time,it is pointed out that,the predicted wind pressures obtained through POD-TPS method are almost the same as that from TPS method,which indicates that the predicted results only depend on the interpolation technique. When adopting POD method,the interpolation of time series is replaced by that of space POD mode,which reduces the calculation cost. Keywords:POD;

large-span roof;

wind pressure;

prediction * 科技部国家重点实验室基金资助( SLDRCE10-B- 04) 及国家自然科 学基金创新研究群体科学基金(50621062) 联合资助. 作者简介:周t毅, 博士, 副研究员, Email:zhouxytj@ tongji. edu. cn.

0 引言 目前刚性模型测压风洞试验是大跨度屋盖结构 风荷载研究的主要手段.如果风洞实验室的设备能 满足足够多测点的同步测压要求, 那么从风洞试验 中得到的风压系数时程就可以确定实际建筑物所受 的风压.这种方法考虑了大气湍流和空气绕流对风 压脉动的影响, 被认为是目前获得风压时程的最合 适的方法.然而该方法对风洞试验设备要求很高, 即要求同步测量的测点数目足够多, 而实际上一般 的风洞试验设备只能测量较少的测点, 难以满足大 跨结构的设计需要, 这时就需要利用有限的试验数 据进行风压预测.用于风压预测的方法有很多种, 但总体来讲可分为两大类, 一类是构造函数或利用 人工神 经网络等方法对风压数据直接插值或拟合[1- 5] ;