论文摘要
高耸塔体结构是一种高度较高、横截面相对较小、横向荷载起主要作用的细长构筑物。是一类与人类生命线直接相关的建筑结构型式,它被广泛地应用于国民经济建设的各个行业。由于它具有高和柔的特点,因此一般对风的作用比较敏感。在强风的长期作用下较易引起结构的损伤,甚至最终导致塔桅钢结构的倒塌。因此利用模糊模式识别的一种方式,获得结构内部信息,分析包括结构反应在内的各种特征,以便了解结构因损伤或者退化而造成的改变,对可能出现的灾害进行预测,评估其安全性,保证大型工程结构的安全性与耐久性已经成为未来工程的必然要求,具有十分重要的科研价值。由于风力是高耸结构的主要控制性荷载,故该类结构应力场识别的难度在于,由于经济上的原因,实际结构上的压力传感器相对于整个结构上的杆件来说数量是非常有限的,而为了利用尽量少的风压力传感器,得到足够准确的结构整个的应力场,用模糊模式方法识别就显得非常重要了。本文在国内外有关研究成果的基础上,以合肥电视塔结构为工程背景,利用大型有限元结构分析软件,得出结构在不同等级脉动风作用下的杆件的内力方差。根据模糊模式识别的择近原则与最大隶属度法,利用有限几个关键杆件的内力方差识别出整体结构的应力场。本文主要工作如下:1.研究了合肥电视塔的力学模型,通过三维空间有限元杆系模型,进行了动力特性分析。2.采用频域法计算出在不同等级脉动风作用下结构节点的位移方差,由节点位移方差算出各杆件的内力方差。3.采用模糊模式识别的择近原则和最大隶属度原则,利用有限几根关键杆件的内力方差识别出整个结构所处的风速模式,进而得到所有杆件的内力方差,以及结构的应力场。4.对合肥电视塔应力场的模糊模式识别系统进行数值仿真验证。模拟一种风速下的多维的风荷载,利用时域法求出其风振响应的统计特性,并代入模糊模式库中。结果证明能有效的识别出结构的应力场。本文采用基于模糊模式识别的风力作用下高耸结构应力场识别方法,可以在只测试有限数量关键杆件内力方差的情况下,较为精确地识别出结构的应力场,进而监测整个结构的工作状态。