用拟合来简化规范公式
简化计算时,拟合是一个好帮手。
规范公式拟合的例子
《GB 50009-2012:建筑结构荷载规范》第8.4.6条。
脉动风荷载水平方向相关系数:
脉动风荷载竖直方向相关系数:
相比规范公式,拟合公式更容易看出变量之间的变化关系,比如增加时,增加或减少的快慢程度,如果快慢程度大,可以称对敏感,计算时应予重视,反之不敏感,可以简化处理或者忽略。
如何拟合?
方法1:Excel
方法2:Python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# datas
x = np.linspace(100, 400, 41)
y = 10 * np.sqrt(x + 60*np.exp(-x/60) -60 ) / x
# fit with polynominal of order 2
coeffs = np.polyfit(x, y, 1)
print("Polynominal coefficients are", coeffs)
# plot
plt.plot(x, y, label='original')
plt.plot(x, -x/1250 + 0.77,'.', label='fit')
ax = plt.gca()
ax.set_title("Coefficient")
ax.set_xlabel("Height(m)")
ax.legend(loc ="upper right")
ax.grid(True)
plt.show()
小结
- 拟合可以用来简化计算,发现主要影响因素。
事实上,规范上很多公式也是拟合得到的,二次拟合掺入了一点个人的理解和喜好。
- 从个人阅历来说,结构计算中用到公式,一般具有单调、受限等特点,适合用简单的函数进行拟合。
反过来说,如果计算公式非常复杂或不具有以上特点,而结果对相关因素又异常敏感,考虑到结构假定的粗糙性,直接应用由此计算出的结果是鲁莽的,这样的公式也是不实用的。