[发明专利]一种计算风荷载的方法及其系统

说明书

一种计算风荷载的方法及其系统，基于预测风速地区的风速数据确定所述地区的风速类型；基于所述风速类型和风速数据确定极值风速；基于所述极值风速计算任意高度处的风荷载；对不同的风速类型进行极值预测，可以较为准确的计算不同地区、不同位置、不同高度的风荷载，能让结构设计更加可靠合理，为结构的材质和构造提出建议，提高了设计的运行寿命。

技术领域

本发明涉及风荷载计算和结构设计领域，具体涉及一种计算风荷载的方法及其系统。

背景技术

20世纪30年代，人们采用对称钟形高斯分布来预测极值风速，此方法是基于母体分布的尾部建立了给定样本的最大(或最小)值概率分布的极限模式，与Fisher和Tippett早期的研究有着较大的区别。三种类型极值分布规律的发现也极大地推动了一般工程概率方法的发展。Jenkinson认为，Fisher和Tippett提出的3种极值分布可以用统一的广义极值分布来表达。Gumbel则强烈推荐采用相对简单的极值I型分布来进行相关的分析。

20世纪60年代，一些国家采用极值分析方法来预测设计风速，主要采用了极值I型分布，重现期概念也在这一时期提出。A.G.Davenport在20世纪60年代将概率统计理论作为现代风荷载的基础上做出了重要的贡献。

20世纪70到80年代，采用Gumbel拟合方法得到澳大利亚发生的热带气旋和欧洲发生的一系列强风风速远远超出拟合结果，使得以下两个方面的内容显得极为重要：

(1)50年内的样本数据一般存在采样误差的影响。

(2)根据不同的风暴类型进行数据分类。

不同的地区气候条件存在一定的区别，在一年范围内可能会有多次风暴现象出现，沿海地区出现次数可能更为明显。因此，只选取最大风速为样本进行极值分析的方法存在着较大的局限性。如果采用比年更短的周期来增加样本数量，这就可能违背了极值分析种数据的独立统计性。比如，以周期为一天就无法保证极值样本的统计独立性这一重要条件。因此采用单一风速来进行设计存在局限性。

风荷载的波动范围大并且发生频率高，地震的破活性更强但是其发生频率较低。总体来看，两者对结构物的破坏能力基本相当。因此，风荷载与地震载荷是对结构物造成损坏的两大主要环境载荷，由此可见风载荷的计算在结构设计中有着重要的地位。风荷载计算作为结构设计中重要的单元，如何合理的确定设计风速，如何根据不同气候条件、地区存在的差异，准确的计算风荷载，以及计算杆塔本身的不同高度处，所在位置高度的风荷载，并根据不同的风荷载对结构物采用不同的材质和结构，是目前需要解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中采用单一风速来进行设计的局限性，本发明考虑了不同的风速条件，并能得到不同风速条件下重现期与风速的关系，对风荷载计算中确定设计风速提供参考，因此本发明提供了一种计算风荷载的方法及其系统。

本发明提供的技术方案是：

一种结构计算风荷载的方法，所述方法包括：

基于预测风速地区的风速数据确定所述地区的风速类型；

基于所述风速类型和风速数据确定极值风速；

基于所述极值风速计算任意高度处的风荷载；

所述风速类型包括：气候风和台风。

优选的，所述基于预测风速地区的风速数据确定风速类型，包括：

获取所述预测风速地区的风速数据；

基于所述风速数据与所述风速数据对应的当日气象图表进行对比；

基于所述对比结果确定所述风速值的风速类型。

优选的，所述基于所述极值风速计算风荷载，包括：