高斯/非高斯混合随机风压场的模拟方法

罗俊杰，苏 成，韩大建

（1.华南理工大学 土木与交通学院 土木工程系，广州 510640，2.亚热带建筑科学国家重点实验室，广州 510640）

风荷载是空间屋盖结构设计和分析的主要考虑因素。随着结构跨度不断增加，其刚度的几何非线性特征也愈加明显。传统频域分析方法，只适用于线性结构，无法满足此类结构的风振响应分析、随机分析和动力可靠度分析的要求，这就需要进行非线性时域分析。由此，对随机风荷载时程的有效模拟是影响时域分析准确性的关键因素。

过去，作用于建筑结构的脉动风压过程被视为具有空间相关性的平稳多点高斯随机场。然而，由于屋盖结构的外形不可能呈现完美的流线型，导致来流风在遇到结构的迎风面后产生分离现象；对于大跨度结构而言，当其顺风向的结构尺度较大时，还有可能产生分离流重附着现象。经过大量实测数据的统计，Kumar和Stathopoulos等［1］提出利用脉动风压样本的偏斜度（Skewness，记为S）和峰态度（Kurtosis，记为K）这两个高阶统计量指标来划分高斯区域和非高斯区域。据此标准，可认为处于屋盖结构大部分相对较平缓区域的随机风压场样本属于高斯区；在气流的分离和重附着区域，随机风压场样本则属于非高斯区［2-5］。由此，构成了一个空间相关的多点高斯/非高斯区域混合的随机场。

目前，对这类随机场的模拟方法主要有相关性变形法［6］，谱校正法［7］等。这些方法为了满足实测样本的统计特性（即功率谱密度函数和概率密度函数等）要求，在通过保持其中一个函数不变的前提下，不断修正模拟样本，使另外的一个函数逼近目标函数。……