Page 294 - 《振动工程学报》2026年第5期

1498 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

k=6 的位置达到高点，且 k-SSE 关系曲线的肘部位置 见，本文 SOM 方法在复杂空间结构分区上具有较好
也大致在 k=6 处，所以最优分类数 k 取为 6，与文献 [5] 的适用性，可用于围护结构设计风压分区。

的分类数结果一致。

10 SSE 0.72 6 结 论
轮廓系数
8 0.68
0.64 本文针对建筑表面风压系数分区中的分类数确
SSE 6 0.60 轮廓系数 定和分区方法适用性问题，使用 K-means、层次聚类
4
0.56 和 SOM 方法对建筑结构表面风压系数进行分区比
2 0.52 较研究，通过轮廓系数、CH 指数和 DB 指数对分区
0 0.48 性能进行评价，得到的主要结论如下：
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
k （1）基于建立的 k-SSE 及轮廓系数关系曲线，通

图 13 大跨空间结构的 k-SSE 及 k-轮廓系数曲线 过手肘法能够快速确定 K-means、层次聚类和 SOM
Fig. 13 Curves of k-SSE and k-contour coefficient for large 方法在分区前的最优分类数 k。
span spatial structure （2）引入测点风压的相关系数，能较好地反映出

图 14 给 出 了 基 于 本 文 SOM 方 法 和 K-means 方 对应风向下建筑结构表面风压分布规律，可以与风
法的复杂空间结构极小值风压系数分区结果。可 压分区方法结合开展分区工作，具有较好的轮廓系
知，该空间结构的边缘处和连接处存在明显分区，分 数、CH 指数和 DB 指数。
区结果较好地吻合了该结构的风压分布特性，从分 （3）综合考虑计算工作量、轮廓系数、CH 指数
区规律看，SOM 方法和 K-means 方法分区结果接近。 和 DB 指 数 等 分 区 评 价 指 标 ， 利 用 K-means 方 法 和
表 8 给出了两种分区方法对应的轮廓系数、CH 指数 SOM 方法对建筑表面风压系数分区，能得到较理想
和 DB 指数。可知，K-means 方法和 SOM 方法的轮 的结果，表现出较好的分区性能。
廓系数、CH 指数和 DB 指数大小相近，进一步验证
了二者的分区分布形状和数值大小接近。由此可 参考文献：

−1.0
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑结构荷载规范：
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tering[J]. Engineering Mechanics，2014，31（12）：164-172.
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(b) SOM

ZHANG Jian，YANG Na，YANG Guang，et al. A zoning
图 14 大跨空间结构分区结果
method of wind pressure coefficients on a large-scale unequal-
Fig. 14 Zoning for large span spatial structure
height cylindrical roof[J]. Journal of Building Structures，

表 8 大跨空间结构分区评价 2018（Sup1）：23-28.
Tab. 8 Zoning evaluation for large span spatial structure [5] YANG Q S，YIN J Q，LIU M，et al. A zoning method for

方法 轮廓系数 CH指数 DB指数 the extreme wind pressure coefficients of buildings based on
K-means 0.323 151.125 0.965 weighted K-means clustering[J]. Journal of Wind Engineering
SOM 0.309 144.742 1.051
and Industrial Aerodynamics，2022，228：105124.