算法基本流程-基于风压谱的大跨度屋盖主体结构抗风设计理论

根据4.2节的推导，结合4.2.1节的简化模态组合方法，给出基于滤波的风振响应分析算法，可总结为如下步骤。

4.3.2.1　模型准备阶段

（1）风荷载统计分析与谱分析

得到各点平均风荷载μpa、脉动风荷载均方根自功率谱峰值频率ωma（滤波表示参数λ0a、ρ0a）和相干指数kc（a=1，2，…，NL），并形成平均风荷载向量（NL×1）用于静力分析

（2）有限元模型

提取结构质量、刚度、阻尼矩阵M、C、K，坐标转换矩阵R，响应面矩阵I，任意两加载节点间的距离Dab（a，b=1，2，…，NL）。

4.3.2.2　分析准备阶段

（1）静力分析

利用式（4-50）进行静力分析，得到静位移向量（ND×1）、静响应向量

（2）模态分析

对结构进行模态分析，根据计算要求可仅给出前N0阶（1≤N0≤ND）自振频率ωnj、阻尼比ζnj和模态向量φj（j=1，2，…，N0），并形成模态矩阵（N0阶以上的模态忽略，用零向量代替）计算响应模态矩阵

4.3.2.3　动力分析阶段

（1）计算特征频率

计算结构各阶特征复频率以及风压力特征频率或Ωwa=ωma（a=1，2，…，NL）。

（2）计算各阶模态响应方差（循环j=1，2，…，N0）

1）计算频域积分：根据式（4-36）或（4-42）计算频域积分σabj（ja，b=1，2，…，NL）并形成矩阵Σjj。

2）计算模态响应方差：根据式（2-74）计算模态响应方差(www.xing528.com)

（3）选择考虑耦合效应的主要模态

将前N0阶模态响应均方根排序，并从中选择前N1阶（1≤N1≤N0），模态阶数的序号记为Kq（q=1，2，…，N1）。

（4）计算各阶模态响应协方差（循环q=1，2，…，N1；q’=q+1，q+2，…，N1）

1）计算频域积分：根据式（4-36）或（4-42）计算频域积分2，…，NL）并形成矩阵

2）计算模态响应方差：根据式（2-74）计算模态响应方差

（5）形成模态响应协方差矩阵

将步骤（2）计算的模态响应方差依次填至矩阵相应的主对角线元素；步骤（4）计算的模态响应协方差依次对称填至矩阵相应的非主对对角位置；其余位置用0补全。

（6）计算风致脉动位移和响应均方根

分别利用式（4-45）、式（4-47）计算位移协方差矩阵Σx和响应协方差矩阵Σr；或用式（4-46）、式（4-48）计算风致脉动位移和响应均方根σri(i=1，2，…，NR）。

4.3.2.4　结果整理阶段

利用峰值因子法计算结构极值风振位移和极值风致响应

其中，g为峰值因子由下式确定，

式中，ν0为阈值超越频率（可取为结构一阶自振频率fn1），T为统计时距。

本文风振响应算法流程图如图4-9所示。

图4-9　风振响应算法流程图