[发明专利]超高层结构的温度变形预测模型建立方法及预测方法

说明书

本发明公开了一种超高层结构的温度变形预测模型建立方法及预测方法，属于建筑结构分析计算技术领域，包括：将超高层结构的竖向应变和变形D′中各元素的表达式转换为温度引起的变形，作为超高层结构中核心筒的温度引起的温度变形，记为D″；在D″的基础上，加上由核心筒周围柱子的温度引起的附加变形β·T，作为超高层结构的温度变形得到温度变形与温度场的表达式并变换得到温度场和温度变形的线性关系为：D＝β·T；利用偏最小二乘回归法求解D＝β·T中的温度变形系数矩阵β，代入表达式得到超高层结构的温度变形回归模型。本发明从机理上建立了超高层结构温度场和温度变形之间的理论线性模型并采用偏最小二乘回归法求解该线性模型，能够准确预测超高层结构的温度变形。

技术领域

本发明属于建筑结构分析计算技术领域，更具体地，涉及一种超高层结构的温度变形预测模型建立方法及预测方法。

背景技术

世界高层建筑与都市人居学会(CTBUH)将高度超过300米的建筑定义为超高层建筑，对于超高层建筑结构，温度变形会随着结构高度的增加而显著增加，过大的侧向变形会使结构偏离中心线，在施工过程中容易产生安装误差，严重时甚至会造成工程质量问题或引发安全事故。因此，准确预测超高层结构的温度变形具有重要的工程意义。

现有技术中已经提供了超高层结构温度变形的测量方法，主要分为直接测量法和间接测量法。直接测量超高层建筑结构温度变形的方法主要有全站仪、高清摄像技术和GPS等，全站仪和高清摄像技术一般只用于短期监测，无法满足结构施工期、运营期的长期监测需要。GPS技术可以实现变形的长期监测，但GPS的测量精度受多种因素的影响，如天气状况、大气能见度、卫星数量、发送信号的质量等，数据的稳定性有待提高。间接测量超高层建筑结构温度变形的方法主要有加速度推导法，但由加速度数据推导的变形会产生明显的漂移现象，这源于加速度到变形的二次积分过程中常数项的存在。

目前主要通过以上两种方法，即直接测量法和间接测量法能够测量超高层建筑结构的温度变形，但由于缺乏对温度场到温度变形的理论机理的研究，现有技术还无法实现温度变形的预测。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种超高层结构的温度变形预测模型建立方法及预测方法，其目的在于，有效解决现有技术无法对超高层结构的温度变形进行预测的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种超高层结构的温度变形预测模型建立方法，包括：

根据温度应变公式将超高层结构的竖向应变和变形D′＝[D_x,D_y,D_z,θ_x,θ_y]^T中各元素的表达式转换为温度引起的变形，作为超高层结构中核心筒的温度引起的温度变形，记为D″；

在温度变形D″的基础上，加上由核心筒周围柱子的温度引起的附加变形β·T，作为超高层结构的温度变形由此得到超高层结构的温度变形与温度场的表达式并变换得到超高层结构的温度场和温度变形的线性关系为：D＝β·T；其中，T为温度矩阵，用于表示各柱子的面平均温度，β为温度变形系数矩阵，

利用偏最小二乘回归法求解线性关系D＝β·T中的温度变形系数矩阵β，代入表达式得到超高层结构的温度变形回归模型；

其中，D_x、D_y、D_z、θ_x和θ_y分别表示竖向应变和变形D′中的x向水平变形、y向水平变形、竖向变形、x向倾角和y向倾角；和分别表示温度变形中的x向水平变形、y向水平变形、竖向变形、x向倾角和y向倾角；x向、y向和z向构成直角坐标系，z向为楼层高度方向。