超高层建筑气动参数识别的分段线性化—最小二乘法

黄东梅　朱乐东　丁泉顺

摘要：柔性超高层建筑在强风作用下会产生气动反馈效应，在结构振动分析中通常通过附加的非线性/线性气动阻尼和气动刚度来考虑其影响。因此，提出了一种用于此类非线性系统识别的谐波分段线性化一最小二乘回归方法。该方法不但可以识别灰箱系统，即已知典型非线性振动系统方程，仅需识别其系统参数，还可以识别黑箱系统，即非线性振动系统的方程和参数均未知。该方法首先把非线性振动系统视为分段的线性振動系统并识别出时变的阻尼比，然后根据最小二乘回归分析获得阻尼比与时间或振幅的关系表达式，最终建立其非线性振动方程。最后，以492m的上海环球金融中心为研究对象进行了气动弹性模型振动测量风洞试验，首先采用随机减量法对横风向振动位移响应进行处理获得其自由振动响应，然后应用谐波分段线性化一最小二乘法识别其横风向非线性/线性气动阻尼比和气动刚度，并讨论了其平均气动阻尼比（线性）、气动刚度、非线性气动参数随风速的变化情况。研究结果表明：该方法对识别柔性超高层建筑在强风作用下的此类非线性振动黑箱系统是可行的。