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非高斯风压极值估计:基于矩的转换过程法的抽样误差对比研究

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振动与冲击 2020年第18期39卷 20-26,43页

作者：吴凤波黄国庆刘敏彭留留重庆交通大学土木工程学院重庆400074 重庆大学土木工程学院重庆400044

非高斯风压极值的准确估计对于建筑结构抗风设计非常重要。由于使用方便,转换过程法被广泛用于非高斯风压极值估计。转换过程法中典型的转换函数模型有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型... 详细信息

非高斯风压极值的准确估计对于建筑结构抗风设计非常重要。由于使用方便,转换过程法被广泛用于非高斯风压极值估计。转换过程法中典型的转换函数模型有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型。通常,这三个转换函数模型的参数估计仅需数据的前四阶矩,因而这些模型被称为基于矩的转换函数模型。实际工程设计中用于计算风压极值的数据通常是有限长度的,而基于有限长度数据计算的前四阶矩具有抽样误差,致使基于矩的转换函数模型估计的风压极值亦具有抽样误差。现阶段对于以上三种模型估计非高斯风压极值所引起的极值抽样误差的区别尚不清楚。为了对三种模型估计极值时的抽样误差进行对比研究,该研究介绍了HPM、JTM和SGLD三个模型;给出了三个模型估计非高斯极值的抽样误差的理论方法;随后基于理论方法的计算结果对比了三个模型估计的极值的抽样误差;基于超长风压风洞试验数据对三种模型极值估计时的抽样误差进行了系统的评估和验证。结果表明:HPM对非高斯风压极值抽样误差的估计效果通常比SGLD模型和JTM估计的效果更好。该研究结果可为合理选择非高斯风压极值估计模型提供一定的指导。

关键词：非高斯风压极值转换过程法 Hermite多项式模型(HPM) Johnson转换模型(JTM) 平移广义对数正态分布(SGLD) 抽样误差

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非高斯风压的极值计算方法

力学学报 2010年第3期42卷 560-566页

作者：全涌顾明陈斌田村幸雄同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 东京工艺大学建筑系

以经典极值理论为基础,发展了一种基于单个标准样本的非高斯风压的极值计算方法.首先介绍了风洞试验及试验数据处理的基本概况;然后在阐述经典Gumbel极值理论的基础上,根据观察极值的相互独立性推导了短时距下极值分布参数和长时距下极... 详细信息

以经典极值理论为基础,发展了一种基于单个标准样本的非高斯风压的极值计算方法.首先介绍了风洞试验及试验数据处理的基本概况;然后在阐述经典Gumbel极值理论的基础上,根据观察极值的相互独立性推导了短时距下极值分布参数和长时距下极值分布参数的关系式,给出了一种由短时距样本推算长时距下的极值估算方法;最后基于风洞试验数据,将常用极值估算方法(峰值因子法、改进峰值因子法和Sadek-Simiu法)和该方法的计算结果进行了比较.得到如下结论:将一个标准长度的非高斯风压时程数据划分成若干等长的子段,可以通过子段的极值分布规律准确地估算出母段的极值期望值,子段的最佳分段长度可以通过自相关分析给出;与常用的极值估算方法相比,该方法更能准确估计非高斯风压的极值.

关键词：非高斯风压极值风洞试验经典极值理论

围护结构非高斯风压极值估计的改进Hermite峰值因子法

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建筑结构学报 2015年第4期36卷 112-118页

作者：李寿科李寿英陈政清孙洪鑫湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 湖南大学风工程试验研究中心湖南长沙410082

为克服传统研究风压极值方法忽略带宽参数影响的不足和改进概率密度函数拟合效果,结合曲面拟合方法获得一种改进Hermite级数,提出了引入带宽参数的改进Hermite峰值因子法。采用改进Hermite峰值因子法和以往常用方法对开孔屋盖风压的峰... 详细信息

为克服传统研究风压极值方法忽略带宽参数影响的不足和改进概率密度函数拟合效果,结合曲面拟合方法获得一种改进Hermite级数,提出了引入带宽参数的改进Hermite峰值因子法。采用改进Hermite峰值因子法和以往常用方法对开孔屋盖风压的峰值因子进行研究。结果表明:基于高斯分布的Davenport的峰值因子明显偏离非高斯峰值因子;忽略带宽参数的传统Hermite峰值因子法高估了风压的正负峰值因子;改进Hermite峰值因子法相应于传统Hermite方法和修正Hermite方法和Sadek-Simiu方法,估计的开孔屋盖风压的峰值因子最为安全准确,与观测峰值因子总体上最为接近。

关键词：非高斯风压风压极值 Hermite级数围护结构风洞试验

考虑带宽修正的大跨屋盖结构非高斯风压极值估计方法

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振动与冲击 2022年第19期41卷 30-36页

作者：闫渤文魏民刘敏刘堃李正良周绪红重庆大学风工程与风资源利用重庆市重点实验室土木工程学院重庆400045 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司武汉430000 湖南大学土木工程学院长沙410082

针对大跨屋盖结构表面风压宽频谱特性与极值风压估计方法问题。提出一种基于带宽修正的高斯转化法求解非高斯风压峰值因子,结合大跨屋盖结构风洞试验,采用该方法和现有极值风压评估方法对大跨屋盖结构表面极值风压开展了系统的对比验证... 详细信息

针对大跨屋盖结构表面风压宽频谱特性与极值风压估计方法问题。提出一种基于带宽修正的高斯转化法求解非高斯风压峰值因子,结合大跨屋盖结构风洞试验,采用该方法和现有极值风压评估方法对大跨屋盖结构表面极值风压开展了系统的对比验证研究。结果表明:高斯峰值因子法估算的大跨屋盖结构表面风压峰值因子明显偏离了非高斯风压的峰值因子;忽略带宽参数的Hermite矩模型高估了非高斯风压的峰值因子;相对于修正带宽的Hermite矩模型和目标概率法,提出的修正带宽高斯转化法与Sadek-Simiu法估计的大跨屋盖结构风压峰值因子更为准确,与试验观测值整体上最接近,且提出的修正带宽高斯转化法得到的结果误差及离散性均较小,能够高效合理地提供大跨屋盖结构表面非高斯风压峰值因子。

关键词：大跨屋盖结构非高斯风压带宽参数峰值因子风洞试验

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多变量非高斯风压的高性能智能预测

振动与冲击 2019年第11期38卷 249-257页

作者：李春祥涂伟平上海大学土木工程系

为了提高最小二乘支持向量机(LSSVM)对多变量非高斯风压预测的精度和泛化能力,采用混合蚁群(ACO)和粒子群(PSO)智能算法优化LSSVM的正则化参数和核参数,从而形成了混合智能优化LSSVM(称为ACO+PSO-LSSVM)多变量非高斯风压预测算法。使用... 详细信息

为了提高最小二乘支持向量机(LSSVM)对多变量非高斯风压预测的精度和泛化能力,采用混合蚁群(ACO)和粒子群(PSO)智能算法优化LSSVM的正则化参数和核参数,从而形成了混合智能优化LSSVM(称为ACO+PSO-LSSVM)多变量非高斯风压预测算法。使用现场实测多变量非高斯风压数据,对ACO+PSO-LSSVM多变量非高斯风压预测算法的性能进行验证,并与基于蚁群(ACO)和粒子群(PSO)智能优化LSSVM(分别称为ACO-LSSVM和PSO-LSSVM)的预测结果进行比较。比较结果表明,对于多变量非高斯风压预测,混合智能优化LSSVM(ACO+PSO-LSSVM)是高性能预测性算法,具有工程应用前景。

关键词：混合智能优化最小二乘支持向量机多变量非高斯风压预测性能

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围护结构非高斯风压时程的峰值因子

北京交通大学学报 2013年第4期37卷 128-133页

作者：刘新田玉基北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

大跨屋盖边缘区域风荷载表现出明显的非高斯特性,为确定非高斯风压时程的极值风压,并与传统的风荷载理论所采用的峰值因子法相衔接,采用Hermite矩模型将非高斯风压时程变换为高斯时程,计算高斯时程的峰值因子,然后通过逆变换得到非高斯... 详细信息

大跨屋盖边缘区域风荷载表现出明显的非高斯特性,为确定非高斯风压时程的极值风压,并与传统的风荷载理论所采用的峰值因子法相衔接,采用Hermite矩模型将非高斯风压时程变换为高斯时程,计算高斯时程的峰值因子,然后通过逆变换得到非高斯时程的峰值因子.通过对大跨鞍型屋盖的风洞实验数据进行处理,得到不同工况下屋面各测点的峰值因子,并对其特性进行系统分析.实测负向峰值因子与计算峰值因子的对比结果表明,计算峰值因子具有较好的计算效果.

关键词：风效应非高斯风压峰值因子软化过程硬化过程

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一种非高斯风压峰值因子快速求解算法

建筑科学与工程学报 2023年第2期40卷 116-128页

作者：叶涛李兰兰中交第二航务工程局有限公司湖北武汉430040 同济大学桥梁工程系上海200092 紫金山实验室江苏南京211111

为了计算非高斯风压峰值因子,基于双边保证率模型提出了计算非高斯风压时程峰值因子的快速快速搜索法和用于峰值提取的逐级分段法。通过某超高层建筑刚性模型测压风洞试验对常用的几种建筑覆面非高斯风压的峰值因子计算方法进行比较分析... 详细信息

为了计算非高斯风压峰值因子,基于双边保证率模型提出了计算非高斯风压时程峰值因子的快速快速搜索法和用于峰值提取的逐级分段法。通过某超高层建筑刚性模型测压风洞试验对常用的几种建筑覆面非高斯风压的峰值因子计算方法进行比较分析,对比各种方法得到峰值因子的大小及其与观察平均峰值的误差率。基于算法结果,研究了脉动风压概率特性,分析了偏度、峰度和峰值因子间的变化关系及其内在变化机理。结果表明:基于可靠度理论,用数值手段无限接近风压时程真实分布的快速搜索法总体精确性和适用性比经典的Sadek-Simiu法有所提高;极大值序列的峰值因子及其误差率随风向角变化而变化的总趋势和极小值序列是一致的;侧风面的前缘气流分离区、背风面及迎风面切角区、方形截面45°风向角下两背风面交接处是强非高斯区;风压时程概率密度分布是否具有绝对值较大的超越峰度与样本对称出现在均值线附近的集中程度相关。

关键词：超高层建筑非高斯风压峰值因子快速求解算法

基于LBM-LES的双螺旋型天气雷达塔非高斯风压模拟与验证

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工程力学 2023年

作者：张慎王义凡李昀程明王杰尹鹏飞邹良浩武汉大学土木建筑工程学院中南建筑设计院股份有限公司

由于格子玻尔兹曼方法(LBM)具有并行效率高、复杂网格处理便捷以及处理复杂边界等特性，近年来被用于建筑风荷载模拟。采用LBM大涡模拟针对双螺旋型天气雷达塔高耸结构开展了流场数值模拟，同时结合风洞试验检验了LBM方法模拟结构风压... 详细信息

由于格子玻尔兹曼方法(LBM)具有并行效率高、复杂网格处理便捷以及处理复杂边界等特性，近年来被用于建筑风荷载模拟。采用LBM大涡模拟针对双螺旋型天气雷达塔高耸结构开展了流场数值模拟，同时结合风洞试验检验了LBM方法模拟结构风压的适用性与准确性，探讨了多风向角下双塔结构表面非高斯风压分布特性。分析结果表明：LBM大涡模拟方法可有效模拟出双螺旋型天气雷达塔流场分布特征，模拟的多风向角测点风压变化趋势与风洞实验吻合一致，双螺旋塔楼区域脉动风压存在明显非高斯特性；基于转换过程法计算的非高斯峰值因子明显大于样本保证率计算结果，双塔区域局部峰值因子普遍超过规范推荐值2.5，局部最大值超过5.0，明显大于顶楼方形轮廓区域峰值因子。研究内容可为椭圆形双塔围护结构风荷载计算和抗风设计提供相关参考。

关键词：格子玻尔兹曼法双螺旋型天气雷达塔大涡模拟非高斯风压峰值因子

非高斯风压峰值因子估计:基于矩的转换过程法的对比研究

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工程力学 2020年第4期37卷 78-86页

作者：林强刘敏杨庆山吴凤波黄国庆重庆大学土木工程学院重庆400044 结构风工程与城市风环境北京市重点实验室北京100044 西南交通大学土木工程学院四川成都611756

建筑围护结构抗风设计需要准确估计非高斯风压极值或者峰值因子。对于非高斯风压峰值因子估计,常用的基于矩的转换过程法有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型。极值通常由母本概率密度函数... 详细信息

建筑围护结构抗风设计需要准确估计非高斯风压极值或者峰值因子。对于非高斯风压峰值因子估计,常用的基于矩的转换过程法有Hermite多项式模型(HPM)、Johnson转换模型(JTM)及平移广义对数正态分布(SGLD)模型。极值通常由母本概率密度函数(PDF)的尾部决定,现阶段对于三种模型基于相同前四阶矩预测的非高斯母本PDF尾部的差别尚不清楚,自然,对于这三种模型预测的极值或者峰值因子的差别尚无答案。为了探明三种模型的异同,从而提供一定的选取原则,该文就三种方法对非高斯风压峰值因子估计效果进行了系统的对比研究。首先从理论上对比了三种方法预测得到的母本PDF的差异和估计的峰值因子差别;其次,选用长时距风洞试验风压数据检验了三种方法对非高斯风压峰值因子的估计效果。结果表明在三种模型都适用的偏度和峰度组合范围内,HPM对非高斯风压峰值因子估计结果相比SGLD模型和JTM模型估计结果更准确。

关键词：结构工程结构风工程非高斯风压峰值因子 Hermite多项式模型 Johnson转换模型 SGLD模型