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Determining the peak spatial and resultant accelerations of tall buildings tested in the wind tunnel
Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-07-01 , DOI: 10.1016/j.jweia.2020.104225 J.S. Love , Z.J. Taylor , W.N. Yakymyk
Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics ( IF 4.8 ) Pub Date : 2020-07-01 , DOI: 10.1016/j.jweia.2020.104225 J.S. Love , Z.J. Taylor , W.N. Yakymyk
Abstract This paper presents a frequency domain approach to determine the expected peak spatial (x, y, torsion) and resultant accelerations of tall buildings tested in the wind tunnel. Auto-spectra and cross-spectra are computed from the generalized force time series determined from measured wind tunnel data. Spectral analysis is used to determine the auto- and cross-spectra of the modal responses from which the covariance matrix of the modal responses is calculated. A Lagrangian multiplier technique is then used in conjunction with the mode shapes to determine the peak expected spatial responses in the x, y, and torsion directions, as well as the peak resultant acceleration. The method is applied to three buildings that were tested in the wind tunnel and range from straightforward mode shapes, to complicated mode shapes with a high degree of correlation among degrees of freedom. To evaluate the proposed model, time domain analysis is conducted using the time series of loading determined from the wind tunnel and using artificially-generated wind loading. In all cases considered, the peak spatial responses determined using the proposed method agree with the peak responses observed from the time domain analysis. The proposed method therefore provides a novel, simple, robust, and mathematically justifiable method to determine peak accelerations for buildings subjected to random wind-induced vibrations.
中文翻译:
确定在风洞中测试的高层建筑的峰值空间加速度和合成加速度
摘要 本文提出了一种频域方法来确定在风洞中测试的高层建筑的预期峰值空间(x、y、扭转)和合成加速度。自动谱和交叉谱是根据从测得的风洞数据确定的广义力时间序列计算得出的。谱分析用于确定模态响应的自谱和交叉谱,从中计算模态响应的协方差矩阵。然后将拉格朗日乘法器技术与振型结合使用,以确定 x、y 和扭转方向上的峰值预期空间响应,以及峰值合成加速度。该方法应用于在风洞中进行测试的三座建筑物,范围从简单的模式形状,到自由度之间具有高度相关性的复杂模式形状。为了评估所提出的模型,使用从风洞确定的载荷时间序列并使用人工生成的风载荷进行时域分析。在所有考虑的情况下,使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。
更新日期:2020-07-01
中文翻译:
确定在风洞中测试的高层建筑的峰值空间加速度和合成加速度
摘要 本文提出了一种频域方法来确定在风洞中测试的高层建筑的预期峰值空间(x、y、扭转)和合成加速度。自动谱和交叉谱是根据从测得的风洞数据确定的广义力时间序列计算得出的。谱分析用于确定模态响应的自谱和交叉谱,从中计算模态响应的协方差矩阵。然后将拉格朗日乘法器技术与振型结合使用,以确定 x、y 和扭转方向上的峰值预期空间响应,以及峰值合成加速度。该方法应用于在风洞中进行测试的三座建筑物,范围从简单的模式形状,到自由度之间具有高度相关性的复杂模式形状。为了评估所提出的模型,使用从风洞确定的载荷时间序列并使用人工生成的风载荷进行时域分析。在所有考虑的情况下,使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。使用所提出的方法确定的峰值空间响应与从时域分析中观察到的峰值响应一致。因此,所提出的方法提供了一种新颖、简单、稳健且在数学上合理的方法来确定遭受随机风致振动的建筑物的峰值加速度。