低矮建筑雙坡屋蓋上風(fēng)壓系數(shù)的概率分布

全 涌,顧 明

(同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200092)

風(fēng)災(zāi)調(diào)查顯示,大部分的低矮建筑破壞都是從局部破壞開始的,因此深入研究建筑表面局部風(fēng)壓的概率統(tǒng)計(jì)特性從而合理估計(jì)極值風(fēng)荷載,對(duì)減少低矮建筑的風(fēng)致破壞有很大意義。基于東京工藝大學(xué)的在線低矮建筑氣動(dòng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù),以其中一個(gè)模型工況試驗(yàn)結(jié)果為例,分析屋面風(fēng)壓的概率分布特性。

從圖1-圖3分別給出了迎風(fēng)墻、背風(fēng)墻和屋蓋測(cè)點(diǎn)上的風(fēng)壓系數(shù)時(shí)程和概率統(tǒng)計(jì)特性分析。圖中可以看出,風(fēng)壓系數(shù)時(shí)程曲線上出現(xiàn)大量高尖的峰值。風(fēng)壓系數(shù)偏度系數(shù)和峰度系數(shù)都分別都遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離高斯過程的對(duì)應(yīng)值0和3,表現(xiàn)出較強(qiáng)的非高斯特性。

圖1 迎風(fēng)墻上的風(fēng)壓系數(shù)概率統(tǒng)計(jì)特性分析

圖2 背風(fēng)墻上的風(fēng)壓系數(shù)概率統(tǒng)計(jì)特性分析

圖3 屋蓋迎風(fēng)墻附近區(qū)域的風(fēng)壓系數(shù)概率統(tǒng)計(jì)特性分析

更多更全面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,在迎風(fēng)墻、屋蓋上風(fēng)區(qū)、側(cè)墻上風(fēng)區(qū)和斜風(fēng)時(shí)屋蓋某些關(guān)鍵部位上,風(fēng)壓系數(shù)的偏度系數(shù)和峰度系數(shù)都嚴(yán)重偏離高斯過程對(duì)應(yīng)值,表現(xiàn)出很強(qiáng)的非高斯性;在背風(fēng)墻、屋蓋下風(fēng)區(qū)和側(cè)墻下風(fēng)區(qū),風(fēng)壓系數(shù)的偏度系數(shù)接近高斯過程對(duì)應(yīng)值,但峰度系數(shù)仍然偏大,風(fēng)壓系數(shù)仍然是非高斯性的;鑒于風(fēng)壓系數(shù)有如此強(qiáng)烈的非高斯性,利用峰值因子法得到的最不利正負(fù)風(fēng)壓系數(shù)將嚴(yán)重低估圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載。