【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及围护结构极值风压测量，更具体的说是涉及一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法。
技术介绍
1、建筑物上的极端风荷载通常通过峰值因子法来估计，该方法基于将脉动风荷载视为高斯过程的假设。然而，由于分离的旋涡，建筑物边缘附近的脉动风荷载表现出显著的非高斯特征。因此，对于建筑结构的抗风设计，准确估计非高斯风荷载的极值是至关重要的。
2、在风工程界，估计非高斯风压极值的方法已经被大量研究，包括块最大值法、峰值超阈值法、平均条件超越率法，以及转换过程方法。其中转换过程法由于其数学严谨性，成为受到广泛使用的方法。转换过程方法的核心是利用非高斯过程的信息建立非高斯变量和高斯变量之间的转换函数，并使用穿越率理论来估计非高斯过程中的极值。这些转换函数的具体形式是由一些参数决定的，而这些参数的求解往往是转换过程理论中最困难的问题。由于非高斯过程的统计矩是可用的，传递函数可以通过几个基于矩的模型来获得，其中hermite多项式模型(hpm)由于其简单有效而得到广泛应用。然而，由于hpm的单调要求，其应用范围有限，并且对于强非高斯过程显示出较差的精度。刘等人(2017)提出了一种分段hpm来处理软过程，扩展了hpm的应用范围，并提高了极值风压的估计精度。然而，这种hpm方法依然无法适用于硬化非高斯过程。
3、johnson变换模型(jtm)比hpm具有更宽的适用范围，但其必须通过复杂的积分来计算极值风压，导致估计效率低下。为了克服这一困难，ma和xu(2017)提出了一种改进的jtm方法，该方法基于gumbe
4、之后，wu等人(2020)给出了一个分段johnson变换模型(pjtm)的参数闭合公式，极大地简化了参数求解方法。然而，它要求复杂积分来获得累积概率密度函数从而求解极值压力，这导致该方法的处理效率很低。
技术实现思路
1、为了提高建筑围护结构极值风压的测量精度和效率，本专利技术的目的在于提出一种新的分段johnson转换模型，进行围护结构极值风压的测量，使得极值风压测量的精度和效率显著提高。有鉴于此，本专利技术提供了一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法，包括以下步骤：
4、步骤1、获取围护结构测点的标准化风压时程cps；
5、步骤2、对所述标准化风压时程cps进行预处理，包括数据分离和镜像扩充，得到两组新数据，分别为正尾侧数据cps,p和负尾侧数据cps,n；
6、步骤3、根据所述两组新数据，分别计算正尾侧数据峰度kup和负尾侧数据峰度kun；
7、步骤4、根据所述正尾侧数据峰度kup和负尾侧数据峰度kun，判断正尾侧数据cps,p和负尾侧数据cps,n所属分段johnson转换模型的系统，并计算转换模型参数；
8、步骤5、基于穿越率理论和分段johnson转换模型，建立峰值因子估计模型，分别得到正尾侧数据cps,p的正尾侧峰值因子gp和负尾侧数据cps,n的负尾侧峰值因子gn；
9、步骤6、对所述正尾侧峰值因子gp和负尾侧峰值因子gn进行逆标准化，得到标准化风压时程cps的正尾侧峰值因子gpo和负尾侧峰值因子gno，即为围护结构极值风压。
10、可选的，所述步骤2中，对标准化风压时程cps进行数据分离和镜像扩充的方法为：
11、对标准化风压时程cps进行排序；
12、以中位数为界限分为两组数据，分别为包含正尾侧信息的数据和负尾侧信息的数据；
13、将两组数据以原中位数为界限进行镜像扩充得到两组与标准化风压时程cps数据量相同的两组新数据，分别为正尾侧数据cps,p和负尾侧数据cps,n。
14、可选的，所述步骤4中，判断数据所属分段johnson转换模型的系统的方法为：
15、当kui＝3时，该数据属于sl系统，sl系统转换函数为
16、当kui<3时，该数据属于sb系统，sb系统转换函数为
17、当kui>3时，该数据属于su系统，su系统转换函数为
18、其中，i＝{p，n}，u是标准高斯过程，y是标准化的非高斯过程，γ和δ是形状参数，λ是尺度参数，ξ是位置参数。
19、可选的，所述步骤4中，计算转换模型参数的方法为：
20、sl系统无参数需要估计；
21、sb系统的参数按下述公式计算：
22、γ＝0；
23、
24、
25、
26、su系统的参数按下述公式计算；
27、γ＝0；
28、
29、
30、ξ＝0。
31、可选的，所述步骤5中：
32、sl系统的峰值因子估计模型为：gi＝gu；
33、sb系统的峰值因子估计模型为：
34、su系统的峰值因子估计模型为：
35、其中gi为新数据的峰值因子,i＝{p，n}，gu为标准化风压时程cps的峰值因子，gu＝β+0.5772/β，其中t是观测时距，j＝{0，2}，s(f)是风压时程的单边功率谱，f为频率。
36、可选的，所述步骤6中，对所述正尾侧峰值因子gp和负尾侧峰值因子gn进行逆标准化，得到标准化风压时程cps的正尾侧峰值因子gpo和负尾侧峰值因子gno的方法为：
37、标准化风压时程cps的正尾侧峰值因子gpo：
38、gpo＝mp-gp×rp；
39、其中，mp为正尾侧数据cps,p的均值，rp为正尾侧数据cps,p的均方根；
40、标准化风压时程cps的负尾侧峰值因子gno：
41、gno＝mn-gn×rn；
42、其中，mn为负尾侧数据cps,n的均值，rn为负尾侧数据cps,n的均方根。
43、经由上述的技术方案可知，本专利技术提供了一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：
44、(1)本专利技术通过对测点标准化风压时程进行数据分离和镜像扩充，并结合所提出的分段johnson转换模型，创建了一种测量建筑围护结构风压的峰值因子的方法，更有效、更准确，优于现有技术中的方法。
45、(2)本专利技术提出的分段johnson转换模型中，推导出了su系统和sb系统参数的解析和半解析公式。并且基于穿越率理论，建立了基于分段johnson转换的围护结构极值风压估计模型，大大简化了johnson转换模型在估计极值风压领域的应用难度，且显著提高了估计的精度。
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1.一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤2中，对标准化风压时程Cps进行数据分离和镜像扩充的方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤4中，判断数据所属分段Johnson转换模型的系统的方法为：
4.根据权利要求3所述的一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤4中，计算转换模型参数的方法为：
5.根据权利要求1所述的一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤5中：
6.根据权利要求1所述的一种基于PJTM模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤6中，对所述正尾侧峰值因子gp和负尾侧峰值因子gn进行逆标准化，得到标准化风压时程Cps的正尾侧峰值因子gpo和负尾侧峰值因子gno的方法为：
【技术特征摘要】
1.一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤2中，对标准化风压时程cps进行数据分离和镜像扩充的方法为：
3.根据权利要求1所述的一种基于pjtm模型的围护结构极值风压测量方法，其特征在于，所述步骤4中，判断数据所属分段johnson转换模型的系统的方法为：
4.根据权利要求3所述的一种基...
【专利技术属性】
技术研发人员：周强，张海程，李志国，李明水，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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