一种建筑围护结构极值风压的检测方法

摘要

本发明属于建筑围护结构检测技术领域，涉及一种建筑围护结构极值风压的检测方法，采用根据风压系数序列的互信息特征进行独立分段后应用修正峰值分段平均法计算建筑测压模型表面的极值风压系数，再根据原型系统中的具体风速获取时距比值进行换算得到建筑测压原型表面的极值风压。与直接采用原型时距10分钟作为分段尺度的测量方法相比，可以获取足够多的独立风压系数子序列，保证统计结果稳定性，计算结果更加精确、合理，尤其适用于建筑风洞试验短时程风压系数序列的极值测量，便于工程应用。本发明引入耿贝尔分布参数的系数与独立风压系数子序列数量的关系，根据动态时距比值换算获取建筑测压原型的极值风压值，在一定程度上补充和完善了现有技术存在的不足。

权利要求

1.一种建筑围护结构极值风压的检测方法，其特征在于，包括：S1、根据建筑风洞试验相关标准和指南，确定风压测点布置并制作建筑测压模型；

S2、确定试验参数和试验工况进行风洞试验，采集S1中的建筑测压模型表面风压，通过无量纲化获得风压系数序列；

S3、采用互信息方法对S2中的风压系数序列进行分析，获取划分独立风压系数子序列的最小时距；

S4、根据S3中的最小时距对风压系数序列进行分段获取独立风压系数子序列，若分段数大于等于25，则进行S5；否则转至S2，增加试验采样时长，重新对建筑测压模型表面进行风压采集；

S5、统计独立风压系数子序列的极值序列并计算极值序列的标准差；基于最小时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数；

S6、根据相似性准则，将划分风压系数序列的原型目标时距转换为模型目标时距，确定模型目标时距与最小时距的时距比值；

S7、基于S6中的模型目标时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数；

S8、将S5、S6、S7中获取的极值序列、极值序列的标准差、耿贝尔分布参数的系数和时距比值代入修正峰值分段平均法的极值转换公式中，使基于最小时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果；

S9、将S8中的基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型极值风压。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，修正峰值分段平均法的极值转换公式如下：

其中： 分别表示基于模型目标时距t2下风压系数序列的极大值和极小值， 分别表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列j的极大值和极小值，分别表示基于最小时距t1下极大值风压系数序列的方差和极小值风压系数序列的方差， 表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列的数量， 分别表示基于最小时距t1下耿贝尔分布参数的系数， 表示基于模型目标时距t2下耿贝尔分布参数的系数，n表示划分风压系数序列的时距比值。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤S9中将基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型的极值风压，转换公式如下：其中，wk、w0分别表示极值风压标准值、10m高度基本风压，μz为风压高度变化系数，为基于模型目标时距t2下序列的极值风压系数。

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，通过计算耿贝尔分布参数的系数以考虑风压系数序列的分段数对建筑测压模型极值风压结果的影响。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤S1包括：根据建筑风洞试验标准和指南，确定合适的几何缩尺比λL，并依据风压测点布置原则合理布置测点，加密风压变化剧烈的位置的风压测点，制作建筑测压模型。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，步骤S2包括：通过风场调试模拟所需地貌流场，确定出风速缩尺比λU；根据试验工况，设定试验的采样时长、采样频率及试验风向角。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，步骤S2包括：通过压力扫描系统采集风压测点风压序列p(t)，并以建筑测压模型屋盖高度处的风压作为无量纲化参考风压获取风压系数序列Cp(t)。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，步骤S3包括：首先统计每个试验风向角下全部测点的互信息系数从1降至0.05时对应采样时间的最大值，然后比较全风向角下的统计结果并取包络值，作为划分风压系数序列Cp(t)的最小时距t1；令随机变量X表示风压系数序列Cp(t)，Y表示滞后风压系数序列Cp(t+τ)，τ表示滞后时间，互信息法具体过程如下：其中：H(X)、H(Y)分别为X、Y的边缘熵，H(X,Y)为X、Y的联合熵，MI(X,Y)、NMI(X,Y)分别为X、Y的互信息和互信息系数，p(xb)、p(yd)分别为X、Y的边缘分布，b＝1,2,…,B，d＝1,

2,…,D，p(xb,yd)为X、Y的联合分布，B、D分别为X、Y序列的数据长度。

9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，步骤S6包括：根据相似性准则，由几何缩尺比λL和风速缩尺比λU共同确定时间缩尺比λT，通过时间缩尺比λT将设定的原型目标时距T2转换为模型目标时距t2。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，通过时间缩尺比λT将设定的原型目标时距T2转换为模型目标时距t2，转换关系如下所示：t2＝T2×λT

式中：λT、λL、λU分别表示时间缩尺比、几何缩尺比和风速缩尺比，Lp、Lm分别表示建筑测压原型尺寸和建筑测压模型尺寸，Wr,p、Wr,m分别表示建筑测压原型参考高度处和建筑测压模型参考高度处的风压。

说明书

一种建筑围护结构极值风压的检测方法

技术领域

[0001] 本发明属于建筑围护结构检测技术领域，涉及一种建筑围护结构极值风压的检测方法。

背景技术

[0002] 多次风灾调查结果表明，建筑主体结构在风荷载作用下整体被破坏并不常见，但围护结构(主要包括幕墙、门窗、屋面板、墙面板、檩条等)破坏的事故却频频发生，除风速超
设计标准、结构抗风设计缺陷、缺乏有效的动静态检测过程及施工不到位等问题之外，建筑
围护结构风压极值没有得到准确估计是建筑结构致灾的另一重要原因。目前，获取建筑围
护结构风压极值(包括极值正压和极值负压、对应极大值和极小值)的主要技术手段是根据
相似准则、模型阻塞比、测点布置等原则制作的建筑测压模型-在大气边界层风洞中进行测
压试验。试验通过电子压力扫描系统采集建筑测压模型表面测点风压信号，经过相关方法
转换得到建筑围护结构的风压极值，对于建筑测压模型试验得到的风压序列，报批中的《屋
盖结构风荷载标准》中提出以下两种主要方法：

[0003] 方法(1)：当建筑围护结构表面风压原型的采样时长大于240分钟时，可按照峰值分段平均方法确定局部风压极值的最大值和最小值；

[0004] 方法(2)：当建筑围护结构表面风压原型的采样时长大于30分钟但小于100分钟时，可按照修正的Hermite矩模型方法确定局部风压极值的最大值和最小值。

[0005] 上述方法(1)是直接基于风压极值本身分布的方法，能够较好地反映建筑围护结构表面风压分布的尾部特征，极值风压直接从风压序列中获得，有较强的参考价值和实际
意义，不足的是只有在处理长时程序列时才能获得较为准确的结果。在实际建筑工程的风
洞试验中，考虑到经济性和适用性，方法(1)所要求的长时程序列采样条件往往难以满足，
多数建筑风洞的压力扫描系统采集的序列长度通常只能满足方法(2)的短时程序列采样条
件。如何利用测得的短时程序列获取较为准确的极值风压是建筑围护结构抗风设计的重要
前提。目前，基于极值分布处理测压系统短时程序列的常用方法(如越界峰值法、r-LOS法、
“独立风暴法”等)在极值信息选取上均根据自相关分析挑选“独立”峰值，但独立性要求风
压序列间无关系，自相关分析仅仅考虑了风压序列的线性相关性而没有考虑非线性相关
性，不能保证风压子序列间的独立性，因此测量的极值风压与真实值存在一定的偏差。

[0006] 方法(2)是基于风压母体出发获取极值风压的常用方法之一，在某些条件下方法(2) 变形为基于高斯分布的峰值因子法，且取3.5作为峰值因子，但直接取3.5作为峰值因
子实际上是忽视了序列时距和信号实际循环变化特征的影响，应用于极值风压测量时结果
会出现较大偏差。

[0007] 尽管方法(1)在理论上看起来近乎完美，但方法(1)实际是隐含一个基于我国建筑结构荷载规范的基本原型时距(10分钟)对测点风压序列分段得到25个风压子序列的假定。
在具体实施中需要知道建筑测压原型特定工况下的风速值即原型风速，根据风洞试验相似
准则 (时间缩尺比＝几何缩尺比/风速缩尺比)，当模型风速发生变化时，系统采集的对应
10分钟原型时距的风压子序列长度相应会发生变化导致风压序列的分段长度和分段数发
生变化进而影响测点极值风压值的结果，在风压序列长度有限和实际风速偏低的情况下，
可能会出现分段数少于25个而不满足方法(1)方法的基本条件，即便是分段数满足要求，但
由于测点风压序列分段长度和分段数量发生变化，最终测量得到的风压极大和极小值也会
相应发生变化，因此，采用固定原型风速值确定的极值风压系数严格意义上讲也不能直接
应用于任意模型风速的极值风压计算。

发明内容

[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供一种建筑围护结构极值风压的检测方法。本发明的检测方法稳定且精度较高。

[0009] 本发明采用如下技术方案实现：

[0010] 一种建筑围护结构极值风压的检测方法，其特征在于，包括：

[0011] S1、根据建筑风洞试验相关标准和指南，确定风压测点布置并制作建筑测压模型；

[0012] S2、确定试验参数和试验工况进行风洞试验，采集S1中的建筑测压模型表面风压，通过无量纲化获得风压系数序列；

[0013] S3、采用互信息方法对S2中的风压系数序列进行分析，获取划分独立风压系数子序列的最小时距；

[0014] S4、根据S3中的最小时距对风压系数序列进行分段获取独立风压系数子序列，若分段数大于等于25，则进行S5；否则转至S2，增加试验采样时长，重新对建筑测压模型表面
进行风压采集；

[0015] S5、统计独立风压系数子序列的极值序列并计算极值序列的标准差；基于最小时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数；

[0016] S6、根据相似性准则，将划分风压系数序列的原型目标时距转换为模型目标时距，确定模型目标时距与最小时距的时距比值；

[0017] S7、基于S6中的模型目标时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数；

[0018] S8、将S5、S6、S7中获取的极值序列、极值序列的标准差、耿贝尔分布参数的系数和时距比值代入修正峰值分段平均法的极值转换公式中，使基于最小时距下风压系数序列的
极值风压系数结果转换为基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果；

[0019] S9、将S8中的基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型极值风压。

[0020] 优选地，修正峰值分段平均法的极值转换公式如下：

[0021]

[0022]

[0023] 其中： 分别表示基于模型目标时距t2下风压系数序列的极大值和极小值， 分别表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列j的极大值和极小
值， 分别表示基于最小时距t1下极大值风压系数序列的方差和极小值风压系数
序列的方差， 表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列的数量， 分别表示基
于最小时距t1下耿贝尔分布参数的系数， 表示基于模型目标时距t2下耿贝尔分布参数
的系数，n表示划分风压系数序列的时距比值。

[0024] 优选地，步骤S9中将基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型的极值风压，转换公式如下：

[0025]

[0026] 其中，wk、w0分别表示极值风压标准值、10m高度基本风压，μz为风压高度变化系数，为基于模型目标时距t2下序列的极值风压系数。

[0027] 优选地，通过计算耿贝尔分布参数的系数以考虑风压系数序列的分段数对建筑测压模型极值风压结果的影响。

[0028] 优选地，步骤S1包括：根据建筑风洞试验标准和指南，确定合适的几何缩尺比λL，并依据风压测点布置原则合理布置测点，加密风压变化剧烈的位置的风压测点，制作建筑
测压模型。

[0029] 优选地，步骤S2包括：通过风场调试模拟所需地貌流场，确定出风速缩尺比λU；根据试验工况，设定试验的采样时长、采样频率及试验风向角。

[0030] 优选地，步骤S2包括：通过压力扫描系统采集风压测点风压序列p(t)，并以建筑测压模型屋盖高度处的风压作为无量纲化参考风压获取风压系数序列Cp(t)。

[0031] 优选地，步骤S3包括：首先统计每个试验风向角下全部测点的互信息系数从1降至0.05 时对应采样时间的最大值，然后比较全风向角下的统计结果并取包络值，作为划分风
压系数序列Cp(t)的最小时距t1；令随机变量X表示风压系数序列Cp(t)，Y表示滞后风压系数
序列 Cp(t+τ)，τ表示滞后时间，互信息法具体过程如下：

[0032]

[0033]

[0034]

[0035]

[0036]

[0037] 其中：H(X)、H(Y)分别为X、Y的边缘熵，H(X,Y)为X、Y的联合熵，MI(X,Y)、NMI(X,Y) 分别为X、Y的互信息和互信息系数，p(xb)、p(yd)分别为X、Y的边缘分布，b＝1,2,…,B， d＝
1,2,…,D，p(xb,yd)为X、Y的联合分布，B、D分别为X、Y序列的数据长度。

[0038] 优选地，步骤S6包括：根据相似性准则，由几何缩尺比λL和风速缩尺比λU共同确定时间缩尺比λT，通过时间缩尺比λT将设定的原型目标时距T2转换为模型目标时距t2。

[0039] 优选地，通过时间缩尺比λT将设定的原型目标时距T2转换为模型目标时距t2，转换关系如下所示：

[0040] t2＝T2×λT

[0041]

[0042]

[0043]

[0044] 式中：λT、λL、λU分别表示时间缩尺比、几何缩尺比和风速缩尺比，Lp、Lm分别表示建筑测压原型尺寸和建筑测压模型尺寸，Wr,p、Wr,m分别表示建筑测压原型参考高度处和建筑
测压模型参考高度处的风压。

[0045] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0046] (1)本发明采用根据风压系数序列的互信息特征进行独立分段后应用修正峰值分段平均法计算建筑测压模型表面的极值风压系数，再根据原型系统中的具体风速获取时距
比值进行换算得到建筑测压原型表面的极值风压。与直接采用原型时距10分钟作为分段尺
度的测量方法相比，本发明可以获取足够多的独立风压系数子序列，保证统计结果稳定性，
计算结果更加精确、合理，尤其适用于建筑风洞试验短时程风压系数序列的极值测量，便于
工程应用。

[0047] (2)本发明根据独立性要求的理论条件，考虑测量系统中不确定性因素(如噪声干扰、测压管路信号畸变、流场紊流)产生的线性相关性和非线性相关性，采用全风向角下模
型各测点风压系数序列的互信息系数从1衰减至0.05时对应的采样时间包络值作为划分短
时程风压系数序列的时间依据，保证风压系数子序列间的独立性。

[0048] (3)本发明考虑了测压系统中原型与模型风速比对分段数和风压系数序列极值的影响，引入耿贝尔分布参数的系数与独立风压系数子序列数量间的关系，根据动态时距比
值换算获取建筑测压原型的极值风压值，在一定程度上补充和完善现有技术存在的不足。

附图说明

[0049] 图1为本发明一个实施例中建筑围护结构极值风压的检测方法流程图；

[0050] 图2为本发明一个实施例中平面屋盖建筑测压模型和1/4屋盖区域测点布置示意图；其中： (a)为平面屋盖建筑测压模型图，(b)为1/4屋盖区域测点布置图(双轴对称)；

[0051] 图3为本发明一个实施例中耿贝尔分布参数的系数拟合示意图；

[0052] 图4为本发明一个实施例中互信息系数与自相关系数随采样时间变化示意图；其中：(a) 为平面屋盖0°风向角下互信息系数包络值对应测点的互信息系数和自相关系数随
采样时间变化的示意图；(b)为平面屋盖45°风向角下互信息系数包络值对应测点的互信息
系数和自相关系数随采样时间变化的示意图；

[0053] 图5为本发明一个实施例中0°和45°方向角估算极值风压比较示意图，其中：(a)为0°极小值；(b)为45°极小值，(c)为0°极大值，(d)为45°极大值。

具体实施方式

[0054] 下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式并不限于此。

[0055] 一种建筑围护结构极值风压的检测方法，如图1所示，包括：

[0056] S1、根据建筑风洞试验相关标准和指南，确定风压测点布置并制作建筑测压模型。

[0057] 根据建筑风洞试验相关标准和指南，确定合适的几何缩尺比λL，保证试验材料具有足够的强度，并依据风压测点布置原则合理布置测点，对风压变化剧烈的位置(如墙角、
屋檐、屋面边角等)的测点适当加密，制作连接可靠的刚性建筑测压模型。

[0058] S2、确定风洞试验参数和试验工况进行风洞试验，采集S1中的建筑测压模型表面风压，通过无量纲化获得风压系数序列。

[0059] 根据建筑测压原型拟建地点的周围地貌环境，判断地面粗糙度的类型，通过风场调试模拟所需地貌流场，确定出风速缩尺比λU。根据具体的试验工况，设定试验的采样时
长、采样频率及试验风向角等。在确保各类试验参数和建筑测压模型准确的情况下进行风
洞试验，通过压力扫描系统采集风压测点风压序列p(t)，并以建筑测压模型屋盖高度处的
风压作为无量纲化参考风压获取风压系数序列Cp(t)，具体表达式如下：

[0060]

[0061] 其中， 和pi(t)分别为测点i(i＝1、2、3、…、K，K为建筑测压模型测点数)处的风压系数序列和风压序列，p0和pa分别为参考高度处的毕托管测得的平均静压和总压。

[0062] S3、采用互信息方法对S2中的风压系数序列进行分析，获取划分独立风压系数子序列的最小时距。

[0063] 互信息处理综合分析了序列的线性相关性和非线性相关性特征，互信息系数的取值范围为[0,1]且是滞后时间的衰减函数，其值为0时代表两个序列线性和非线性不相关，
意味着两个序列统计独立，可作为两个序列独立性的评判标准。考虑测量系统中不确定性
因素(如噪声干扰、测压管路信号畸变、流场紊流)，实际应用中，当互信息系数值小于某一
设定的非负小量(本发明取为0.05)作为两个序列独立性的近似评判依据。

[0064] 对风压系数序列Cp(t)进行互信息处理。首先统计每个试验风向角下全部测点的互信息系数从1降至0.05时对应采样时间的最大值，然后比较全风向角下的统计结果并取
包络值，作为划分Cp(t)的最小时距t1，保证风压系数子序列间的独立性。令随机变量X表示
风压系数序列Cp(t)，Y表示滞后风压系数序列Cp(t+τ)，τ表示滞后时间，则互信息法具体过
程如下：

[0065]

[0066] 其中：H(X)、H(Y)分别为X、Y的边缘熵，H(X,Y)为X、Y的联合熵，MI(X,Y)、NMI(X,Y) 分别为X、Y的互信息和互信息系数，p(xb)、p(yd)分别为X、Y的边缘分布，b＝1,2,…,B，d＝1,
2,…,D，p(xb,yd)为X、Y的联合分布，B、D分别是X、Y序列的数据长度。

[0067] S4、根据S3中的最小时距对风压系数序列进行分段获取独立风压系数子序列，若分段数大于等于25，则进行S5；否则转至S2，增加试验采样时长，重新对建筑测压模型表面
进行风压采集。

[0068] 根据步骤S3中确定的最小时距t1对风压系数序列Cp(t)进行划分，获取独立风压系数子序列数量 判断 与25的大小关系。若 进行S5；若 应适当增加测压
系统的采样时长，重新对建筑测压模型表面进行压力采集。

[0069] S5、统计独立风压系数子序列的极值序列并计算极值序列的标准差；基于最小时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数。

[0070] 统计独立风压系数子序列 的最大值 和最小值组成极大值和极小值序列并统计两序列的标准差 根据序列数量N
(即S4中的分段数)与耿贝尔分布参数的系数之间的关系计算独立风压系数子序列数量
对应的系数 和 B1和B2是采用Logistic模型基于不同数量的序列拟合而成，拟合示
意图如图3所示，其具体表达式如下：

[0071]

[0072] 其中N代表序列数量。

[0073] S6、根据相似性准则，将划分风压系数序列的原型目标时距转换为模型目标时距，确定模型目标时距与最小时距的时距比值；

[0074] 根据相似性准则，由步骤S1、步骤S2中的几何缩尺比λL和风速缩尺比λU共同确定时间缩尺比λT，通过时间缩尺比λT将设定的原型目标时距(即实际目标时距)T2转换为模型目
标时距(即试验目标时距)t2。具体转换关系如下所示：

[0075] t2＝T2×λT

[0076]

[0077] 式中：λT、λL、λU分别表示时间缩尺比、几何缩尺比和风速缩尺比，Lp、Lm分别表示建筑测压原型尺寸和建筑测压模型尺寸，Wr,p、Wr,m分别表示建筑测压原型参考高度处和建筑
测压模型参考高度处的风压。记划分风压系数序列的时距比值n＝t2/t1。

[0078] 对于特定的建筑物，由于Wr,p会随着建筑物所处地貌环境和来流风向的改变发生变化，进而影响λT，因此对于某一确定的原型目标时距T2，经换算获取的模型目标时距t2和
序列分段数不是一个固定值。

[0079] S7、基于S6中的模型目标时距划分风压系数序列的分段数计算耿贝尔分布参数的系数。

[0080] 根据步骤S6中确定的模型目标时距t2对风压系数序列Cp(t)进行划分，获取独立风压系数子序列数量 根据公式(3)计算系数

[0081] S8、将S5、S6、S7中获取的极值序列、极值序列的标准差、耿贝尔分布参数的系数和时距比值代入修正峰值分段平均法的极值转换公式中，使基于最小时距下风压系数序列的
极值风压系数结果转换为基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果；

[0082] 本实施例中，基于不同时距下风压系数序列的极值转换关系采用修正峰值分段平均法，目的是实现基于不同时距下同一个风压系数序列的极值相互转换。

[0083] 修正峰值分段平均方法的极值转换公式如下：

[0084]

[0085] 其中： 分别表示基于模型目标时距t2下风压系数序列的极大值和极小值， 分别表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列j的极大值和极小
值， 分别表示基于最小时距t1下极大值风压系数序列的方差和极小值风压系数
序列的方差， 表示基于最小时距t1下独立风压系数子序列的数量， 分别表示基
于最小时距t1下耿贝尔分布参数的系数， 表示基于模型目标时距t2下耿贝尔分布参数
的系数，n表示划分风压系数序列的时距比值。

[0086] S9、将S8中的基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型极值风压。

[0087] 具体地，将步骤S8中的基于模型目标时距下风压系数序列的极值风压系数结果转换为建筑测压原型的极值风压，转换公式如下：

[0088]

[0089] 其中，wk、w0分别表示极值风压标准值、10m高度基本风压，μz为风压高度变化系数(包括地形修正系数)， 为基于模型目标时距t2下风压系数序列的极值风压系数。

[0090] 下面将结合具体实施例及附图2～5对本发明作进一步的描述。

[0091] (1)风洞试验

[0092] 试验在华南理工大学5m量级大气边界层风洞中进行。建筑测压模型为 200cm×133.3cm×26.7cm(对应建筑测压原型尺寸300m×200m×40m)的大跨度平面屋盖建筑。试验
的几何、风速、时间缩尺比分别为1/150、1/5、1/30。图2的 (a)、(b)分别表示平面屋盖建筑
测压模型图和1/4屋盖区域测点布置图。为反映风压的局部特性，风压测点在屋面边角区域
加密布置，中间区域布置较疏。流场地貌按照我国《建筑结构荷载规范》GB5009-2012 中规
定的B类地貌取值，通过组合尖塔、挡板和粗糙元等装置进行流场调试。压力测量装置采用
美国PSI公司Initium压力测量系统，试验采样频率设定为300Hz，单次采样时长68.3s (根
据时间缩尺比换算可得对应原型采样时长约为34min)，获取风压系数序列Cp(t)。分别在0°
和45°风向角下重复采样10次(对应原型采样时长约为340min)，作为长时程风压系数序列
数据。

[0093] (2)估计极值

[0094] 通过对风压系数序列Cp(t)进行互信息分析，获取划分风压系数序列Cp(t)的最小时距。图 4表示平面屋盖0°和45°风向角下互信息系数包络值对应测点的互信息系数和自
相关系数随采样时间变化的示意图。从图4可以看出，0°方向角的测点3和45°方向角的测点
13的互信息系数和自相关系数随时间的增大而迅速减小，但互信息系数从1衰减至0.05的
速率小于自相关系数衰减速率，两测点的互信息系数降低至0.05时对应的采样时间分别为
2.01s和1.71s，此时认为风压系数子序列间相互独立，将较大值2.01s作为划分风压系数序
列Cp(t)的最小时距t1。划分的独立风压系数子序列个数 为68.3/2.01≈34个，由公式(3)
计算出拟合系数 和 统计独立风压系数子序列j中的最大值 和最小值
组成极大值序列 和极小值序列
计算两极值序列的标准差

[0095] 将系统的时间缩尺比1/30和划分风压系数序列Cp(t)的原型目标时距10min代入式(4)，换算出模型目标时距为t2＝20s，基于模型目标时距t2确定风压系数子序列Nt2并通
过式(3) 计算出拟合系数 和 两种时距比值为n＝20/2.01。将以上参数代入式(5)中
确定基于模型目标时距下风压系数序列Cp(t)的极值风压系数。

[0096] (3)标准极值

[0097] 本实施例采用方法(1)(峰值分段平均法)的长时程序列(重复采样10次的独立样本，对应原型采样时长约为340min)极值风压系数作为衡量本发明及其他方法测量结果的
标准值。峰值分段平均法的具体过程如下：

[0098] 当风压系数序列Cp(t)大于240分钟时，将风压系数序列Cp(t)等分为时长为10分钟(对应模型目标时距为t2＝20s)的 个风压系数子序列，取每个子序列的最大
值和最小值分别组成极大值和极小值序列。局部风压系数极值的最大值和最小值分别按照
下式确定：

[0099]

[0100] 式中 表示子序列序号； 分别表示基于模型目标时距 t2下独立风压系数子序列j的极大值和极小值。

[0101] (4)结果比较

[0102] 图5表示模型在0°和45°方向角的极小值和极大值测量结果比较示意图。为了更好地说明本发明的有效性，引入标准残差ε对估算结果进行分析，表达式如下所示：

[0103]

[0104] 式中 分别表示测点i的估算极值风压系数和标准极值风压系数，K表示建筑测压模型测点数。

[0105] 由图5的 (a)、(b)可以看出，平面屋盖在0°方向角下，本发明的计算结果与修正Hermite矩模型变化方法结果相比，整体更加接近标准值，离散性更小，并均匀的分布在标
准值两侧，两种方法结果的标准残差ε分别为0.094和0.140。在45°风向角下，两种方法的极
小值整体上均分布在标准值两侧，但本发明方法的结果离散度和总体残差更小，二者的ε分
别为0.106 和0.147。从图5的 (c)、(d)可得，0°方向角下本发明方法测量的极大值整体分
布在标准极大值两侧，而修正的Hermite矩模型方法计算结果的整体偏离标准值较大，且正
压部分小于标准值，偏于不安全，二者ε相差较大，分别为0.039和0.091。45°风向角下本发
明方法计算结果较好地分布在标准极大值两侧，且离散性较小，ε为0.069，而修正的
Hermite矩模型方法在部分测点的正压偏离标准值较大，这些测点的共同之处是位置处于
屋盖边角区域，变异系数绝对值 都相对较大，离散性较大，ε为0.161，表明修正的
Hermite矩模型方法存在不足。

[0106] 综上所述，说明本发明在检测短时程极值风压的有效性，与现有技术相比，本发明形式更为简单，具有较强的实际物理意义，且精度高、稳定性好，适于工程应用。

[0107] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。