第36卷第2期2023年4月振动工程学报JournalofVibrationEngineeringVol.36No.2Apr.2023矩形平面超高层建筑横风向气动力谱的神经网络预测王奕可1，谢壮宁1，黄用军2（1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州510641；2.深圳市欧博工程设计顾问有限公司，广东深圳518053）摘要:在超高层建筑抗风设计中常发生当平面深宽比较大时，荷载规范建议的横风向风荷载过于保守而高估建筑风荷载和风振响应的现象。利用高频底座测力天平技术，分别在B，C两类风场中对10种不同深宽比（D/B）的矩形平面超高层建筑模型进行风洞试验。采用遗传算法（GA）和误差反向传播（BP）神经网络相结合的方法（GA⁃BP）对试验得到的横风向气动力谱进行建模研究。用GA对BP神经网络的初始权值和阈值进行寻优，找到最优参数后，再赋值于BP神经网络训练求解问题，并运用k折交叉验证法进行仿真验证，最终获得精度明显高于BP模型的结构横风向气动力谱预测模型，显示GA⁃BP神经网络横风向气动力模型收敛速度快、泛化能力强。采用本文模型进行预测并和试验数据对比，结果显示，基于GA⁃BP的气动力模型能够很好地预测未参与建模的横风向气动力谱，采用本文模型和原始风洞数据计算的结构横风向风荷载和风致响应具有很好的一致性，但在较大深宽比时均显著小于现行规范方法结果，显示规范方法结果偏于保守。关键词:超高层建筑；横风效应；风洞试验；神经网络；遗传算法中图分类号:TU352.2；TU317文献标志码:A文章编号:1004-4523（2023）02-0326-08DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2023.02.0041概述随着社会经济不断发展和土地供应逐渐稀缺，为保证良好的平面布局和通风采光效果，平面狭长的板式超高层住宅已成为未来发展的趋势。基于钝体空气力学理论，由于空气具有惯性和黏性，当来流经过非流线型的高层建筑时，将会在结构上产生气动力，进而在物体表面产生非定常的压力脉动。对于大深宽比建筑，气流绕过时往往会发生旋涡脱落、再附与再分离等现象，使气动力特性发生显著变化；随后，由气动力根据随机振动理论计算出的风振响应和等效静力风荷载也会受到复杂影响。研究表明，当超高层建筑达到200m高度时，其横风向风荷载及响应将远远超过顺风向成为控制性荷载［1］，证明了横风向气动力的重要性。然而中国现行建筑结构荷载规范GB50009—2012［2］中对横风向气动力的规定是基于矩形截面深宽比为0.5至2.0而得到的，在深宽比超过2时无法模拟出良好峰值，且规范公式并未模拟再附...
