一致耦合方法的提出及其在大跨空间结构风振分析中的应用

柯世堂 ，葛耀君，赵林，张军锋，田村幸雄

(1.南京航空航天大学 土木工程系，江苏 南京，210016；2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海，200092；3.东京工艺大学 风工程研究中心，神奈川 厚木，243-0297)

Davenport[1]于1967年引入随机振动理论将结构在脉动风作用下的响应分为背景和共振2部分，并采用“阵风荷载因子”表示高层建筑的等效静风荷载。借鉴这一思想，将等效静风荷载(ESWLs)也相应分成平均、共振与背景3个分量来求解，是由Zhou等[2-3]最早提出并经Holmes[4-5]进一步发展形成的经典求解方法，但其最大的局限性在于：(1)没有很好地解决共振分量求解中各模态之间的耦合项；(2)由于采用SRSS方法来组合获得脉动风总响应，因此，其无法考虑背景与共振模态之间的交叉项；(3)没有一个统一、完备的ESWLs计算理论来求解共振和交叉项分量。围绕这一难题，国内外很多学者都进行了相关的研究并取得了一定的成效。周印[6]采用三分量的方法对上海金茂大厦进行了分析，并与GLF法的结果进行对比，认为三分量法的结果更精确合理；Holmes[4]提出采用LRC法和惯性风荷载(简称IWL)法相结合来表示大跨度屋盖的等效静风荷载，并给出了平均风荷载、背景风荷载以及代表多阶共振分量的惯性风荷载一起组合的表达形式，但这种方法必须假定各参振模态之间能够很好的分离。Chen等[7-9]借鉴抗震分析的方法，将模态共振响应耦合项的贡献表示为独立模态的贡献和其相关系数乘积的形式，认为当相关系数比较大时，模态间的耦合性较强，需要采用CQC组合结构模态响应，反之则采用SRSS组合；……