浅谈结构风工程的研究方法
十木工程专业研究生课《结构风工程》教学方法探索
效果不同连续试验的对比分析 ， 并进行技术经济分析比较 ， 在 此过 程 中各种 运行 费用 难于 精确计 算 。 ４ ． 反 应器 的加 工需 要特 定 的专 业制 作 。
高校之一 ， 目标就是为国家培养高水平具有创新精神 的结
构风 工 Байду номын сангаас师 闭 。研究 生课 程是 研究 生学 习 的主要 途径 之一 ，
因此 《 结构 风工 程 》 的教学 改革 势在 必行 。作 为南 航这 门研 运 用综 合 知识 解 决 实 际 问题 的平 台 ，加 强 学生 独 立思 考 ，
当今 世 界 ， 科学 技术 突飞 猛进 ， 国际竞 争 日益激 烈 。 国 际间的竞争 ， 从经济竞争到科技竞争 ， 归根 到底是教育 的 竞争 ， 人才的竞争。研究生教育作为教育的高端 ， 在培养创 新 人才 中具 有决 定 意 义 ， 负 有 为 国家创 新 体 系输 送 高素 质 创新性人才的职责。创新意识 、 创造精神 、 创业能力 的培养 是 研 究 生 教 育 的 核 心任 务 ，是 建设 创 新 型社 会 的关 键 所
《桥梁与结构风工程》考试大纲100分满分
《桥梁与结构风工程》考试大纲 100分满分
课程名称：桥梁与结构风工程考试时间3小时
一、考试总体要求
本门课程主要考察学生对风工程的基本概念、基本原理和基本方法的掌握程度。
要求学生能熟悉和理解风工程的基本原理和基本方法，具备利用风工程的原理和方法分析解决实际问题的能力。
二、考试内容及比例
1、基本概念和基本假定（10%~15%）
(1)共同的：大气边界层；湍流强度；湍流积分尺度；平均风速剖面；
(2)桥梁方面：基本风速；设计基本风速；风攻角；阵风系数；静阵风系数；阵风荷载；地表粗糙度；静力扭转发散；静力横向屈曲；颤振；驰振；涡激共振；抖振；颤振检验风速；驰振检验风速；静力三分力
(3)结构方面：基本风压；体型系数；风振系数；阵风系数；风荷载标准值；风压高度变化系数；参考风速；来流静压；来流动压；刚性模型测压试验
2、风灾害问题（15%~25%）
(1)桥梁风致灾害问题
(2)结构风致灾害问题
(3)桥梁风工程和结构风工程研究内容
(4)风工程的研究方法
(5)风对桥梁的作用分类
3、抗风验算（15%~20%）
(1)桥梁静力稳定性验算的条件和基本方法
(2)桥梁驰振稳定性验算的条件和基本方法
(3)桥梁颤振稳定性验算的条件和基本方法
4、振动机理(20%~30%)
(1)驰振机理
(2)颤振机理
(3)斜拉索风雨振机理
(4)涡激振的机理
(5)抖振机理
5、研究方法(20%~30%)
(1)大气边界层模拟
(2)相似理论
(3)刚性模型测压试验
(4)桥梁节段模型试验
(5)全桥模型试验
(6)CFD方法
(7)振动控制方法。
浅析结构风工程的研究方法
浅析结构风工程的研究方法作者：姚远邵帅来源：《城市建设理论研究》2014年第06期摘要：结构风工程是土木工程领域的一个热门话题，已经引起了越来越多人的关注和研究。
本文介绍了结构风工程的历史，脉动风的概率特性，并总结了结构风工程的研究方法，可以为结构风工程的研究提供一定参考。
关键词：结构风工程；脉动风；研究方法；健康监测中图分类号：TU198文献标识码： A一. 结构风工程的历史工程结构的抗风是工程结构设计必须面对的重大课题。
结构风工程就是研究风和结构的相互作用, 亦称结构风效应问题, 特别是动力风效应,即风致振动问题。
风工程的第一个历史转折点是1760年，John Smenton提出了最早的风力计算公式：。
第一个转折点的意义是对于平均风作用的认识。
第二个历史转折点是1879年泰河铁路桥梁的倒塌和1889年埃菲尔铁塔的建成。
泰河铁路桥是一个84跨的铁桁架桥，被一阵30-35m/s 的风吹倒，而此桥梁的设计风速是36m/s. 埃菲尔铁塔在设计的时候就考虑了脉动风的影响。
第二个转折点的意义是认识到了脉动风的影响。
第三个历史转折点是1940年，美国塔科马大桥的倒塌。
塔科马悬索桥主跨853米，建好不到4个月，就在一场风速不到20m/s的在海峡产生上下和来回扭曲振动而倒塌了。
第三个转折点的意义是人们认识到了风的动力作用。
21世纪结构长大化、高耸化以及外形复杂化的趋势使结构风工程研究面临新的挑战, 需要对现行的理论和方法进行精细化的改进和发展, 同时开展有效风振控制方法的研究, 为解决大型复杂结构的风工程问题作好准备。
二. 脉动风的概率特性风荷载包括平均风对结构的静力荷载和脉动风对结构的动力荷载。
脉动风荷载是随机荷载，它使结构产生随机振动。
要分析结构在脉动风作用下的随机响应，必须了解脉动风的概率特性，包括其概率分布、功率谱、空间相关性等。
脉动风特性包括脉动风速、风向变化、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风功率谱和空间相关系数等。
风工程研究报告
风工程研究报告摘要：本研究报告深入探讨了风工程的概念、研究内容、研究方法、应用领域、重要成果以及面临的挑战和未来发展趋势。
通过对风工程相关理论和实际应用的综合分析，阐述了风工程在现代工程领域中的关键作用和重要意义。
一、引言风作为一种自然现象，对人类的生产生活和各类工程结构产生着显著的影响。
风工程作为一门交叉学科，旨在研究风与工程结构的相互作用，为工程设计和建设提供科学依据，以确保结构在风荷载作用下的安全性和可靠性。
二、风工程的概念与研究内容（一）概念风工程是研究风的特性、风对工程结构的作用以及工程结构在风荷载下的响应和性能的学科。
（二）研究内容1.风的特性包括风速、风向、风谱、湍流强度等的测量、分析和模拟。
2.风荷载计算确定工程结构所承受的风压力、风吸力等荷载的大小和分布。
3.结构风响应研究结构在风荷载作用下的振动、位移、应力等响应。
4.风致灾害评估预测和评估风灾对建筑物、桥梁、塔架等结构的破坏程度。
5.防风减灾措施研发和应用有效的防风、抗风设计方法和加固措施。
三、风工程的研究方法（一）风洞试验在风洞中模拟实际风场，对缩尺模型进行测试，获取风荷载和结构响应数据。
（二）数值模拟利用计算流体动力学（CFD）等方法，对风场和结构的相互作用进行数值计算和分析。
（三）现场实测在实际工程结构上安装监测设备，直接测量风荷载和结构响应。
（四）理论分析基于力学原理和数学模型，推导风荷载和结构响应的计算公式和理论。
四、风工程的应用领域（一）建筑结构确保高层建筑、大跨度屋盖结构等在风荷载下的安全性和舒适性。
（二）桥梁工程设计抗风性能良好的桥梁，避免风致振动和破坏。
（三）能源领域优化风力发电设备的设计，提高风能利用效率。
（四）航空航天研究飞行器在大气中的飞行特性和稳定性，保障飞行安全。
（五）体育场馆设计通风良好、无明显风干扰的体育场馆，提高运动员和观众的体验。
（六）城市规划考虑风环境对城市布局、建筑物密度和高度分布的影响。
结构风工程数值分析研究现状
结构风工程数值分析研究现状自20世纪60年代后期以来，电子计算机的持续高速发展、各种数值方法特别是有限元方法的发展，促进科学研究方法的变革，即从理论和试验的两极转变为理论、试验和计算三极。
人们可能利用数值分析方法，根据精确试验得出的材料本构关系和调查得到的载荷随机过程，对各种结构进行分析，并结合成熟的数值图形显示技术与图像技术，进行试验过程的数值模拟与仿真。
在国际上，这方面已有良好的开端，美国三里岛核反应堆的事故分析采用了计算机仿真技术，用数小时就重现了这个无法重复的事故，并找到了事故的原因。
此外，美国斯坦福大学的地质现象仿真和瑞士洛桑大学的“数值混凝土”都是成功的仿真实例。
仿真技术的优点在于它不受空间尺寸和时间长短的限制，可以提供人们有关结构行为的各种数据和图形(其中有些数据在试验中由于测量手段等局限性无法获得)，省去了人们大量的人力物力和时间，还甚至可代替一些无法进行的现场试验；另一方面，数值计算和仿真技术可使结构的重分析和再设计易于实现。
目前，针对结构风工程的研究方式主要包括：源于现场仪器检测数据的现场实测法，基于随机振动理论的理论分析法，边界层的风洞试验以及以计算流体动力学为基础的数值风洞模拟技术。
(1)现场实测在结构风工程中，现场实测法是各种方法中最直接。
它主要利用各种仪器(如风速仪、加速度计等）在工程现场对实际的风环境和结构风振响应等进行实测与分析。
现场实测法得到的结果可靠性最高，但是成本很高，需要消耗大量的人力、物力和时间。
除了成本方面的因素，测试时的气象和地形因素等都会对现场实测结果的准确度造成很大的影响。
因此，如果采用现场实测法进行规律性的长期研究，是非常不现实的。
目前，该方法主要应用在工程结构表面风荷载与风振响应的测量与计算方面，从而为工程结构防风研究提供相关的原始资料和数据。
(2)理论分析使用理论分析计算法来进行流体场分析，主要是通过求解流场的力学方程，但是方程的求解非常困难。
建筑结构的风工程研究——从规范讲起
怎样进行风工程研究 How
41
测压——表面风压分布
net
-0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.1 -0.10.2 0.1 0.10.2 0.2 0.2 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1
H(m)
250 200 150 100 50 0 1 1.5 2 2.5 3
z k z z10
z
基本风压
任意高度风速压
18
基本风压w0 高度变化系数μz 体型系数μs
各 高 度 风 速 压
与建筑物无关 与建筑物有关
19
体型系数
• 以来流风速压为基准得出的无量纲数
– 参考高度 – 与高度无关
结构特性
φj , H j (i)
35
大跨结构风振分析中的两个问题
• 振型密集
– 需包含多阶振型 – 应考虑振型交叉项，不能采用SRSS简化
36
大跨结构风振分析中的两个问题
• 准定常假定不适用
p(t ) s * Uu(t ) – 风压脉动包含两部分：来流和涡脱落
• 影响脉动强度 • 风压脉动的频谱特征与大气湍流相去甚远
-420
-420
-420
-400
pressure -200 -220 -240 -260 -280 -300 -320 -340 -360 -380 -400 -420 -440 -460 -480 -500 -520
-280 -300 -320
-44
0
-440 -400
40
Z
-460
建筑结构中的风振响应研究
建筑结构中的风振响应研究近年来，建筑工程的安全问题越来越引起人们的关注。
其中，风振响应研究成为了一个热门话题。
此次文章将对建筑结构中的风振响应研究进行探讨。
一、风振响应的概念风振响应是指建筑物在风力作用下所发生的振动。
建筑物所受风荷载的变化将引起结构振动，可能产生结构共振。
随着建筑结构的发展，越来越多的结构形式出现，这些形式的特点会影响结构的风振响应。
二、影响风振响应的因素1. 建筑结构特征：建筑结构的刚度、坚固程度和柔韧性等特征是影响建筑物风振响应的最主要因素之一。
例如，高层建筑的高度和重量是影响风振响应的重要因素。
2. 风荷载的特征：建筑物所受风荷载的变化也会影响风振响应。
例如，风速的大小、风向的变化等都会对建筑物的风振响应产生影响。
3. 地面条件：建筑物所处的地面条件也会影响风振响应。
地形、土壤的属性、地面的起伏程度等都会对结构的振动产生影响。
三、风振响应的研究手段1. 数值分析法：通过有限元分析等数值模拟方法，可以得出建筑物在不同风荷载情况下的振动，从而评估风振响应情况。
2. 实验研究法：通过建造模型、进行风洞试验等实验手段，可以模拟不同风荷载情况下建筑结构的振动，从而获取风振响应的相关数据。
3. 结构优化方法：通过对建筑结构的设计进行优化，可以达到降低风振响应的效果。
四、风振响应的对策1. 提高建筑物的刚度和抗风能力：通过提高建筑物的刚度和抗风能力，可以有效减少风振响应的产生。
2. 选择合适的结构形式：合理选择建筑物的结构形式，可以有效避免结构的风振响应。
3. 采用适当的结构优化方法：通过对建筑物的结构进行优化，可以有效降低风振响应。
总之，对于建筑结构中的风振响应研究，需要考虑多方面的因素，包括建筑结构的特征、风荷载的特征和地面条件等。
研究风振响应的手段也应包括数值分析法、实验研究法和结构优化方法等。
对建筑物进行适当的加强和优化可以有效降低风振响应，确保建筑物的安全性。
建筑结构与风工程研究
建筑结构与风工程研究建筑结构与风工程是建筑学的重要领域之一。
通过研究建筑结构和风力之间的相互关系，可以有效地提高建筑物的安全性和稳定性，并为风力工程的设计和施工提供科学依据。
本文将介绍建筑结构与风工程的研究内容和应用。
一、建筑结构研究建筑结构研究是对建筑物的内力分析和设计进行科学的探索。
建筑物的结构可分为框架结构、桁架结构、壳结构等多种形式。
通过研究建筑结构的力学性能，可以确定合理的结构形式和材料选择，以保证建筑物在外力作用下的稳定性和安全性。
框架结构是一种常见的建筑结构形式，由柱、梁和墙体组成。
研究框架结构的主要目标是确定合适的柱和梁的尺寸和材料强度以及各个构件的刚度。
通过将外力作用下的力学平衡和变形计算，可以确保建筑物在正常使用和地震等自然灾害中的稳定性。
另外一种常见的结构形式是壳结构，它是通过薄壁结构构成的，具有轻巧、强度高、造型自由等特点。
研究壳结构的目标主要是确定合适的壳体曲面形态和材料特性。
通过研究壳结构的力学行为和受力特点，可以有效地设计出稳定且美观的建筑物。
以上两种结构形式只是建筑结构研究的一部分，实际上建筑结构的研究涉及非常广泛的领域，包括混凝土结构、钢结构、木结构等不同类型的建筑。
基于不同的结构形式和力学特性，需要采用不同的研究方法和设计理念。
建筑结构研究的目标是通过科学的力学计算和模拟，保证建筑物的力学性能和结构稳定性。
二、风工程研究风工程研究是研究风场和建筑物相互作用的学科。
在自然界中，风是一种普遍存在的力量，对建筑物的结构和稳定性产生重要影响。
通过研究风场的特性和建筑物的响应，可以合理地设计建筑物的风荷载和结构形式，提高建筑物的抗风能力。
风场的研究主要包括风速、风向和风频等因素的测量和统计分析。
通过长期的测风工作，可以获取准确的风场数据，为风荷载计算和结构设计提供科学依据。
此外，还需要考虑地理位置、建筑物周围环境和地形等因素对风场的影响。
建筑物与风场的相互作用是风工程研究的重要内容。
风工程
土木工程与建筑学院土木1205 李连利0121206120305日期：2015/09/21 当前强风研究的方法、手段的认识当前风工程的主要研究方法有四种，分别是现场实测、风洞试验、理论分析和数值模拟。
在以上四种研究方法中，现场实测是最直接的研究方法，比较真实和直观。
现场实测相当于足尺气弹模型自然风场试验，可以避免缩尺气弹模型物理风洞实验的相似畸变效应，对强风作用下的各体系的风荷载和风致效应机理研究具有重大意义。
现场实测研究可以提供最为直接的资料，也是修正现有实验方法和理论模型的重要依据。
此种方法主要是在待测的建筑结构或者实验站点的相关点位布设风速计、风压传感器等专业测试器材，对风的各项相关数据进行实时监控记录。
不可否认的是这种方法的确直接地提供了相关数据资料，但现场实测需要消耗很多的人力、物力和时间，而且地形条件、气象条件等因素难以认为控制和改变，这也为实验带来不小的困难。
同时，个人认为，风具有很多的不确定性，首先是测站选址困难，类似于守株待兔，其次是所获得的数据繁多，可能更多的数据是不具有研究代表性的，所以在后期的数据处理分析时又会费时费力。
但同时，这种方法，能为一些模型提供直观实测数据，从而避免理论建模计算产生的误差。
风洞试验是风工程最为重要的研究方法。
风洞试验依据运动的相对性和相似性原理，将实验对象制作成缩小模型或足尺模型放置于风洞内，通过驱动装置是风道产生人工可控气流，模拟实验对象在实际气流作用下的状态，从而侧得相关参数。
相比以上的现场实测，风洞试验在人力、物力和时间上有很大节省。
同时，风洞中的气流参数可比较准确地控制，并且随时间改变，满足各种试验需求；风洞试验在室内进行，不受大气环境影响。
但毕竟风洞试验中，气流是有边界的，这就会给试验打来一定干扰。
对于超过荷载规范规定的建筑结构，通常需要风洞试验来确定风荷载及风效应。
建筑模型的风洞试验包括大气边界层模拟、建筑模型上风荷载及风效应测试。
黏性大气层附着地面流动，因地面粗糙度的影响，形成很大的沿垂直方向的风速梯度，风洞试验则需按照建筑物所处的环境模拟风速梯度眼高度的变化规律。
浅谈土木工程结构的抗风研究发展现状
浅谈土木工程结构的抗风研究发展现状王宇飞摘要：本文介绍了结构抗风研究的发展现状，包括频域范围内的抗风分析和时域范围内的抗风分析，具体又包括风洞试验、现场测试以及数值风洞方法。
文中指出了这些研究、分析结构抗风方法的优缺点并对未来的发展方向做了展望。
关键词：风荷载抗风高层建筑大跨结构风洞风工程频域时域随着经济技术的发展与社会的进步以及生产生活的需要，高层、超高层建筑以及大跨空间结构形式越来越受到人们的青睐，显示出极具竞争力的发展前景。
而随着新材料, 新工艺, 新技术, 新形式以及新的设计方法的应用使得这些结构形式的体型更加复杂, 结构更加轻柔,从而使得其对于风荷载的作用也更加敏感。
因此土木工程结构抗风研究变得日益重要化和迫切化。
本文就目前结构抗风研究的发展现状进行简要介绍并分析各种方法的优缺点，提出对未来的展望。
一、频域范围内的抗风分析1.风洞试验风洞试验是开展结构抗风研究的重要基础。
风与结构相互作用十分复杂,在理论上还不能建立完善的数学模型来描述实际问题。
而现行荷载规范风荷载条文中，关于结构的风荷载计算规定和说明虽为建筑结构的风荷载计算提供了实用的方法，但由于规范所提供的体型系数没有具体考虑所处的周围环境、大气边界层等的影响，加上结构体型的不规则性等复杂因素，计算结果误差较大。
风洞主要是用来做缩尺模型试验的设备，物体在介质中运动时，若一个模型与全尺寸事物具有相同的雷诺数和马赫数，则模型上作用的力和力矩与实物上的力和力矩成一定比例。
对于体形特殊、高度较大、周围地形复杂及周围建筑较多的高层建筑及大跨建筑，规范不能明确地提供体型系数并建议进行风洞试验。
风洞可以采用模型来做试验，且随时可以使用，因而是一种方便、准确的研究结构抗风性能的方法。
目前，风洞己成为专用的试验设备，其理论和试验技术日臻完善和成熟。
风洞试验有显著的优点:试验条件、试验过程可以人为地控制、改变和重复；在实验室范围内测试方便并且数据准确而且直观。
结构风工程概论
结构风工程概论
结构风工程是土木工程领域中的一个重要分支，主要研究风对结构的作用以及结构对风的响应。
它涉及到如何减小风致响应和风损风毁事故，以及如何设计出更符合风环境要求的结构。
结构风工程的主要研究内容包括风速、风向、湍流、风力作用下的振动和稳定性等。
这些研究涉及到空气动力学、流体动力学、结构动力学和气象学等多个学科领域。
在结构风工程中，研究人员通常使用风洞实验、数值模拟和实测数据等方法来研究风对结构的作用。
其中，风洞实验是最常用和有效的方法之一，可以通过模拟不同的风环境条件来观察和研究结构的响应。
此外，结构风工程还需要考虑如何设计出更符合风环境要求的结构。
这涉及到如何优化结构的形状、尺寸和材料等方面，以提高结构的抗风能力。
总的来说，结构风工程是一个综合性、交叉性和应用性都很强的学科领域，对于提高建筑、桥梁和道路等结构的抗风能力、保障人们的生命财产安全具有重要意义。
浅析结构风工程的研究方法
浅析结构风⼯程的研究⽅法浅析结构风⼯程的研究⽅法摘要：结构风⼯程是⼟⽊⼯程领域的⼀个热门话题，已经引起了越来越多⼈的关注和研究。
本⽂介绍了结构风⼯程的历史，脉动风的概率特性，并总结了结构风⼯程的研究⽅法，可以为结构风⼯程的研究提供⼀定参考。
关键词：结构风⼯程；脉动风；研究⽅法；健康监测⼀. 结构风⼯程的历史⼯程结构的抗风是⼯程结构设计必须⾯对的重⼤课题。
结构风⼯程就是研究风和结构的相互作⽤, 亦称结构风效应问题, 特别是动⼒风效应,即风致振动问题。
风⼯程的第⼀个历史转折点是1760年，John Smenton提出了最早的风⼒计算公式：。
第⼀个转折点的意义是对于平均风作⽤的认识。
第⼆个历史转折点是1879年泰河铁路桥梁的倒塌和1889年埃菲尔铁塔的建成。
泰河铁路桥是⼀个84跨的铁桁架桥，被⼀阵30-35m/s 的风吹倒，⽽此桥梁的设计风速是36m/s. 埃菲尔铁塔在设计的时候就考虑了脉动风的影响。
第⼆个转折点的意义是认识到了脉动风的影响。
第三个历史转折点是1940年，美国塔科马⼤桥的倒塌。
塔科马悬索桥主跨853⽶，建好不到4个⽉，就在⼀场风速不到20m/s 的在海峡产⽣上下和来回扭曲振动⽽倒塌了。
第三个转折点的意义是⼈们认识到了风的动⼒作⽤。
21世纪结构长⼤化、⾼耸化以及外形复杂化的趋势使结构风⼯程研究⾯临新的挑战, 需要对现⾏的理论和⽅法进⾏精细化的改进和发展, 同时开展有效风振控制⽅法的研究, 为解决⼤型复杂结构的风⼯程问题作好准备。
⼆. 脉动风的概率特性风荷载包括平均风对结构的静⼒荷载和脉动风对结构的动⼒荷载。
脉动风荷载是随机荷载，它使结构产⽣随机振动。
要分析结构在脉动风作⽤下的随机响应，必须了解脉动风的概率特性，包括其概率分布、功率谱、空间相关性等。
脉动风特性包括脉动风速、风向变化、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风功率谱和空间相关系数等。
脉动风特性对⼯程结构的风荷载和风响应有重要的影响，是⼤⽓边界层中风特性研究的重点。
结构风工程研究的现状和展望
结构风工程研究的现状和展望α项海帆(同济大学结构工程学院 上海,200092)摘要 结构风工程问题研究是风工程学科形成的起源。
经过半个世纪的发展,已经奠定了结构风工程的理论基础,可以满足一般结构的抗风设计要求。
21世纪结构长大化、高耸化以及外形复杂化的趋势使结构风工程研究面临新的挑战,需要对现行的理论和方法进行精细化的改进和发展,同时开展有效风振控制方法的研究,为解决大型复杂结构的风工程问题作好准备。
关键词:风工程;抗风设计;风致振动;结构振动控制中图分类号:TU 311.3引 言1940年秋,美国华盛顿州建成才4个月的塔科马悬索桥,在不到20m s 的八级大风作用下发生强烈的风致振动而破坏的严重风毁事故,震惊了桥梁工程界。
在为调查这一事故而收集桥梁风毁的历史材料中,人们发现,自1818年起,至少已有11座悬索桥毁于暴风,而且从目击者的记载中可以明显地看到关于振动的描述。
然而,遣憾的是在长达150年的时间中,工程师们只认识到风的静力作用。
塔科马桥的风毁开始了土木工程界考虑桥梁风致振动的新时期,并以此为起点,经过近半个世纪的发展,形成了一门新的边缘学科——风工程学。
按照国际风工程协会的定义,风工程学科主要研究“大气边界层中的风与人类在地球表面的活动及其劳动成果之间的相互作用。
具体地说,它包括三个方面的分支:即:1.结构风工程:研究风和结构的相互作用,亦称结构风效应问题,特别是动力风效应,即风致振动问题。
2.车船风工程:研究除航空航天飞行器以外的运载工具如汽车、船舶在高速运行时所受到的空气动力作用(广义地可包括体育运动中的风工程问题,如自行车、滑雪、标枪、铁饼等)。
3.环境风工程:研究风引起的质量(气体、液体或固体)迁移(如污染、扩散、风沙、风雪等)问题。
在风工程学科中,结构风工程问题作为学科发展的起源,始终处于核心的地位,也是历届国际风工程会议中论文作者最多,规模最大的分组。
此外,减轻灾害和保护环境又是人类面临的两大使命,因而结构风工程和环境风工程的研究就更具有重要的意义。
建筑物结构设计中的风动力分析方法
建筑物结构设计中的风动力分析方法一、引言建筑物的结构设计对于保障其安全性和稳定性至关重要，而在设计过程中，风动力分析是一个不可忽视的步骤。
本文将探讨建筑物结构设计中的风动力分析方法。
二、风对建筑物的影响风是建筑物最常见的外部载荷之一，通过对建筑物的作用，风可以引发结构和建筑物的共振、摇摆甚至破坏。
因此，风动力分析是确保建筑物安全性的必要步骤。
三、风动力分析方法1. 风洞试验风洞试验是一种常用的风动力分析方法。
通过在实验室中构建一个模拟真实环境的风洞，可以对建筑物在不同风速下的受力情况进行模拟和测试。
风洞试验可以提供准确而详细的数据，但是费用较高且需要大量实验时间。
2. 数值模拟方法数值模拟方法是以计算机为工具，通过数值计算和仿真来模拟风对建筑物的作用。
这种方法可以根据建筑物的几何形状、材料性质、风速等参数，快速计算出建筑物的受力分布和响应，并预测其结构的稳定性。
数值模拟方法具有成本低、效率高的优势，因此在实际工程中被广泛采用。
3. 经验公式法经验公式法是一种基于经验总结的简化分析方法。
通过总结建筑物在不同条件下的实际工程案例，得出了一系列与风荷载相关的经验公式，可以对建筑物的受力进行快速估算。
这种方法适用于一些简单的建筑物结构，但准确度相对较低，不能完全替代其他方法。
四、风动力分析在工程实践中的应用案例1. 近代高层建筑设计近代高层建筑由于其高挺的结构和较小的截面，对风的影响更为敏感。
因此，风动力分析在高层建筑的设计中显得尤为重要。
通过对高层建筑在不同风速下的响应进行分析，可以调整结构参数和采取相应的措施，以确保建筑物的安全性和稳定性。
2. 桥梁设计对于桥梁结构设计而言，风荷载也是一个重要的考虑因素。
通过风动力分析，可以确定桥梁结构的刚度、自振频率和抗风性能，以避免发生共振和破坏现象，从而确保桥梁的安全通行。
3. 风力发电机塔架设计风力发电机塔架作为一种特殊的建筑结构，其设计需要考虑到风的作用。
结构风工程概论
结构风工程概论全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：结构风工程概论结构风工程是一门研究结构在风载作用下的力学特性以及在设计、施工和运行过程中对结构风力的影响的学科。
它是结构工程领域的一个重要分支，涉及到建筑物、桥梁、塔吊等各种结构在风场中的受力和变形问题，并对结构的安全性和稳定性进行评估和设计。
结构风工程的发展与结构设计、土木工程、风力工程等学科密切相关，是现代工程设计中不可或缺的一个重要组成部分。
风载是结构受力分析中一个重要的外部荷载之一。
在结构工程设计中，根据不同的地理位置和建筑高度等因素，要考虑不同的风载标准，以保证结构在大风环境下的安全性和可靠性。
结构风工程的研究内容主要包括结构对风的响应、风荷载的计算、风振问题、结构减振和抗风设计等方面。
结构对风的响应是结构风工程研究的一个核心内容。
在风场中，结构会受到风压、风力和风振等多种不同的作用力，导致结构的振动和变形。
通过对结构的风响应进行分析和计算，可以评估结构在风场中的受力性能，为结构设计提供依据和指导。
风振问题是结构风工程中一个常见的挑战。
在风场中，高层建筑、大跨度桥梁等结构容易受到风振的影响，导致结构的振动过大，甚至可能引发结构的破坏。
为了防止风振对结构的不利影响，设计师需要进行抗风振设计，采取相应的措施来减少结构的振动幅度，确保结构的安全性。
结构减振是结构风工程中的一种重要技术手段。
通过采用减振装置或结构形式优化等方法，可以有效地降低结构的振动幅度，改善结构的受力性能，提高结构的使用安全性和舒适性。
结构减振技术在高层建筑、桥梁和风力发电机等领域得到广泛应用，为结构的安全运行和使用提供了有力支撑。
抗风设计是结构风工程的一个重要内容。
在结构设计中，需要考虑结构在大风环境下的受力情况和受力性能，采取相应的抗风设计方案，确保结构能够承受风场中的不利作用，保证结构的安全性和稳定性。
抗风设计是结构设计中的一个重要环节，直接关系到结构的安全使用和运行。
混凝土结构工程研究方法及措施经验总结
混凝土结构工程研究方法及措施经验总结在建筑行业中，混凝土结构一直是重头戏。
大家都知道，混凝土就像是建筑的“骨架”，是支撑整个大厦的中流砥柱。
它能否稳定，能否承受住风吹雨打，决定了整个建筑的寿命和安全。
而说到混凝土结构工程的研究方法与措施，真的是一项“技术活”，背后有着不为人知的智慧和努力。
说实话，这个领域的研究可真不少，但最重要的还是那些有实际经验、真刀真枪的“老兵”，他们才知道如何在这片“沙场”上站稳脚跟。
说到这里，大家一定想问了，混凝土结构到底咋个研究呢？它又有什么“神秘法宝”可以让它在风雨中屹立不倒呢？先来看看研究方法吧。
这其实就像是“煮饭”的过程，既要有火候，又得有材料。
首先最重要的一点就是材料的选择。
你想想，混凝土就是一堆水泥、沙子、石子和水搅和在一起的“糊糊”。
要是这些材料不对劲，混凝土的质量一开始就没法保证。
这就像做饭，食材有问题，哪怕厨艺再好也做不出好吃的菜。
混凝土的研究也是如此，首先得确保材料质量过硬。
比如水泥，太湿了不行，太干了也不行。
水的比例，沙子的粗细，这些都得考虑得清清楚楚。
一个小小的“差池”都可能导致整个建筑的“塌陷”，所以混凝土的研究可谓是细致入微。
研究的第二步，是如何测试这些材料的性能。
这个步骤就像是给混凝土做体检。
想象一下，混凝土其实是一种“调皮”的家伙，它在硬化过程中，可能会出现很多不稳定的因素。
有时候它会收缩，有时候它会膨胀，甚至还可能开裂。
为了避免这些“意外事件”的发生，研究人员需要通过一些测试来了解这些混凝土的“脾气”。
比如说，常用的抗压强度测试就很像是让混凝土“举重”，看看它能承受多大的重量。
这里面有很多小细节，哪怕温度高一点、湿度大一点，都会影响到测试结果。
所以说，这可不是简单的“掂掂分量”就能搞定的事儿。
研究措施也是关键。
混凝土结构的研究不仅仅是在实验室里“捉弄”混凝土，更多的研究是针对实际使用情况的。
这就像是把理论知识应用到实际生活中。
如果只知道混凝土在实验室里的表现，却忽略了它在高温、低温或者湿度变化下的表现，那可就得不偿失了。
土木结构抗风研究进展与研究方向
土木结构抗风研究进展与研究方向1.土木结构抗风研究进展现场实测是结构抗风研究中非常重要的基础性方向。
基于现场实测，初步掌握平均风速分布及脉动风特性(紊流度、脉动风速自功率谱和互功率谱、紊流尺度等)，筑物之间的干扰机理和规律，近两年来对三个高层建筑之间的干扰效应进行了系统研究。
1971年，在Scanlan方法基本框架的基础上，人们在桥梁风振响应分析的精细化方法方面做了大量研究,包括颤振和抖振的多模态、全模态计算方法;气动导数和气动导纳的识别方法，非线性和紊流效应，雷诺数效应及斜风效应等。
斜拉桥拉索风雨激振的机理研究也取得新的进展。
由于形状复杂，大跨空间结构风荷载的时空分布比其他大型结构复杂很多。
Holmes于2004年指出，准定常假设一般不适用于大跨空间结构的动力风荷载。
空间结构抗风研究的另一重要问题是等效静力风荷载的等效原则和求解方法。
LRC法已被应用于求解结构的背景等效静力风荷载分量，而振动惯性力则被建议用来计算共振模拟和频率发生变化这一特点，提出了MTMD方法、半主动控制系统和主动控制系统方法。
2.土木结构抗风研究方向(1)风特性和结构响应的理论和方法研究。
加强现场实测,获得更为全面、准确的风特性资料，深人研究土木结构模型风洞试验理论和方法，研究土木结构风荷载和响应机理;研究结构抗风设计的更为科学合理的方法及风荷载和风振控制方法。
(2)风特性、土木结构风荷载和效应的数值模拟及数值风洞。
研究结构风荷载数值模拟方法，研究结构气动弹性响应的数值模拟方法，并将这些有效方法应用于结构风效应机理的研究，研究台风分布和城市风特性的数值模拟方法，研究风环境(包括城市小区风环境、行人高度风环境及建筑物内部风环境等)的数值模拟方法。
(3)风灾评估方法及评估系统。
研究城市风灾危险性区划方法和风灾防御标准。
结构风工程研究进展
2. CFD数值模拟计算流体力学(简称CFD)的理论基础是在流体基本方程(连续性方程、动量守恒方程、能量守恒方程)控制下，通过不同的离散方法建立离散点的集合(即用离散点来代替流体运动中在时间域和空间域上连续的场变影，求解这些离散点上变量间关系的代数方程组，其求解结果即为场变量的近似值。
通过CFD模拟，我们可以得到复杂问题的流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力等)的分布，以及这些物理量随时间的变化情况图.3 CFD数值模拟影响因素分析计算区域、进口边界条件、湍流模型和网格划分等各种相关因素对CFD数值模拟结果准确度都有影响。
研究结果表明，在各种影响因素中，计算区域影响相对较小，而进口边界条件、网格划分和湍流模型的影响相对较大，而且进口边界条件中速度分布对计算结果的影响大于湍流强度分布对计算结果的影响，是进口边界条件中的关键部分。
同时，CFD模拟还要在计算机资源的限制下，在尽可能模拟实际流场的条件下，需对计算域的大小、边界条件的设定方而做相应简化和选择。
4 CFD湍流模型的选择目前，湍流模型主要有:标准的k-ε模型，RNG k-ε模型，k-εω模型，剪切应力输运(SST) k-ω模型，SSG RSM模型和BSL RSM模型。
各类湍流模型或多或少存在一些不足，因而构建新的模型或者改进现有模型，使其适合结构风工程计算仍然是CFD研究的一项课题。
8结论CFD技术是结构风工程研究的巨大飞跃,CFD计算所得平均风场特性已经被工程实践所认可，而且已达到实用化程度，针对工程实际，选用合理的数值模拟技术使其更广泛的应用于科研和工程中是关键所在;大涡模拟技术也在国内外取得了喜人的进展，用大涡模拟能真实地再现建筑物结构表而湍流特性，已然成为结构风工程研究的热点，但大涡模拟也存在计算量大、数值稳定性不好等问题，丞待研究解决。
.2 1湍流模型与数值参数选择基于通常流线体流动规律适用的湍流模式对于结构风场这类特殊的流动现象将可能不再适用。
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浅谈结构风工程的研究方法摘要：风及其作用的研究历史与人类发展的历史一样久远。
近年来，抗风研究方法成为防灾减灾领域中非常重要的学科方向。
本文主要论述结构风工程的研究方法及其发展状况。
关键字：风工程，研究方法，学科进展Abstract: the wind and its function of research history and the history of human development as old. In recent years, the wind research method in the field of disaster prevention and mitigation become very important subject direction. This paper mainly discusses the structure of wind engineering research methods, and its development.Key word: wind engineering, research methods, subject development1.研究意义风及其作用的研究历史与人类发展的历史一样久远。
在许多神话和史前故事中，人类被风的威力与运动深深地吸引住。
随着历史的发展，人类越来越认识到自然的循环规律，并认为风是一种能量运动。
在今天，风的研究主要有两个分支。
第一个是如何最大程度地减少强风的破坏。
另外一个分支是如何利用风能为人类服务。
在风工程的分支里，对风特性的研究是类似的。
不过如何去抵抗风的破坏、免除人身伤亡是急迫的生存问题，更具有现实意义。
许多学者越来越对风与结构的相互耦合作用的研究感兴趣。
早在半个世纪前，Jensen 就证明了通过实验合理建立风模型，研究结构上风荷载的可行性。
在近几十年里，现代风工程针对低矮建筑物的研究已经取得丰硕的成果。
但是强风破坏的研究还是一个难题，需要风工程学者进行更深入的研究。
强风，飓风及龙卷风是危害最大的自然灾害之一，对生命与财产造成巨大的破坏。
在2003年，加拿大中西部发生的龙卷风造成巨大的破坏，造成直接与间接的经济损失超过300亿美金；1998年北美飓风总共造成12000人伤亡。
在灾难中，根据房屋的破坏程度，把结构主要分成三类：(1)没有进行抗风设计的；(2)进行小范围的抗风加固的；(3)进行了专业抗风设计的。
没有进行抗风设计的房屋结构基本被摧毁倒塌；有局部抗风加固的结构也遭遇了严重的破坏；而进行了专业抗风设计的结构只收到轻微的破坏。
风灾中，大部分房屋的破坏主要以屋盖破坏为主。
由于风洞试验的成本较高，许多建筑物并没有进行风洞试验研究。
但是如果出现暴风，结构的破坏将是没法估计的。
随着科学技术的发展，轻质高强新型建筑材料的不断涌现，以及施工工艺的日新月异，大跨度柔性屋盖结构以其轻巧优美的姿态广泛应用于机场、体育馆、文体活动中心以及展览馆等公共建筑。
但是由于这类建筑物质量轻、柔性大、阻尼小、自振频率低等特点，风荷载将成为建筑物结构设计的主要荷载。
所以深入准确地研究风荷载对这类建筑物的作用以及湍流的形成机理是非常必要的。
2.结构风工程的研究方法结构风工程学是风工程学的分支，主要研究风和结构的相互作用,亦称结构风效应问题,特别是动力风效应,即风致振动问题。
结构风工程经过几十年的发展，形成了比较完善的体系，研究方法包括理论分析、现场实测、风洞模拟和计算风工程方法。
2.2理论研究理论分析以结构随机振动理论为基础，综合应用结构力学和概率论的知识，用于结构顺风向的随机振动分析和横风向亚临界范围的随机振动分析与跨临界范围的确定性共振响应分析。
在实际工程中，一般运用理论分析来指导工程计算和试验。
2.2全尺度实测全尺度实测（现场实测）是最直接、最真实的研究手段，利用风速仪、加速度计等仪器在现场对实际风环境及结构风响应进行测量，可获得风特性和结构响应的第一手资料，是检验其他方法结果是否正确不可缺少的方法。
基于现场实测，近地风可处理为平均风速和脉动风速的叠加；平均风速沿高度可用对数律或幂函数来描述，而脉动风的主要特征是紊流度、脉动风速自功率谱和互功率谱、紊流尺度等。
在初步掌握这些重要特性的基础上，给出了这些特征量的推荐值和推荐公式(Simiu, et al. 1996; Sethu-Ramam 1979; Counihan 1975; Deaves, et al. 1978；Kaimal, et al. 1972; Davenport 1961; Panofsky 1965)。
全尺度实测也有它的限制和困难：(1) 费时、费力、花费较高。
(2) 只能对已经建成的建筑物及其周围风环境进行测试，无法对拟建建筑物进行风环境预测，且不能对将来由于建筑周围环境变化而可能出现的情况进行研究。
(3) 由于缺乏可控制的环境，很难去重复试验和研究流动的各种特性。
(4) 由于风流动非常态性，数据采集和分析也很困难。
2.3风洞试验可控制环境下结构与风相互作用的研究可追溯到19世纪初。
当时大部分风洞研究主要应用于航天应用，航天结构与建筑物的风洞试验也是在层流中进行的。
一直到1958年，Jensen 才将湍流边界层模型应用到测试建筑物的风洞试验。
这正是因为设备、测量技术、来流地形模型和分析方法的巨大进步，边界层风洞试验才被广泛应用于风工程研究中。
自60年代初美国Colorado州立大学和加拿大WesternOntario 大学建成边界层风洞以来，目前世界各国的边界层风洞已经达到上百座，我国也相继建成了20 多座边界层风洞。
风洞试验是在风洞实验室模拟大气边界层中的实际风环境和实际建筑结构，从实验室的模型风效应考察实际的结构效应，是人为控制条件下对结构风效应进行再现。
在建筑绕流和建筑物风荷载研究中风洞试验起着重要作用，但风洞试验也存在着很多问题：1.试验必须采用几何缩微模型，一般在1:200~1:1000，这样建筑物细部对风作用的响应得不到合理的反映；2.试验要求满足相似性原理，然而有一些情况在常规的实验条件下是无法达到的，如强风暴这类的高雷诺数流动及绕流流动的脉动特性等在风洞中很难得到比较好的模拟，特别是湍流的小尺度脉动；同时鉴于近地风具有显著的紊乱性和随机性，在风洞中很难进行准确模拟，因此实验结果和实测值必然存在一定的差异；3.建设风洞投资费用高，试验过程中的费用高、周期长。
设计是一个反复的过程，需要多个方案进行比较，但不可能一一做风洞试验，结果不能得到抗风性能最优的结构。
2.4计算风工程由于风洞试验的局限性并随着计算机技术的快速发展，计算风工程方法已经逐步成为继风洞试验后预测建筑物表面风压、周围风速和湍流特性的一种新的有效方法。
计算风工程方法（Computational Wind Engineering，简称CWE）的核心内容是计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics），亦称为其控制方程在数学上为一组偏微分方程。
数值风洞通过在计算机上对建筑物周围风流动所遵循的流体动力学方程进行数值求解，并且可借助计算机图形学技术将模拟结果形象地描述出来，以对建筑物周围风场进行仿真模拟。
CWE 技术在传统的风洞试验所不能解决的问题上具有广阔的前景，将不断地被人们所接受。
对于任何给定的流体流动问题，必须满足一系列要求，并且要经过一些步骤才能获得满意的结果。
这些要求和步骤包括：对计算域的的定义，网格生成，边界条件的指定，初始条件的定义，对数值方法和离散格式、湍流模型、时间步大小、时间推进方法及收敛准则的选择。
计算风工程与风洞试验相比较，其优点表现为：1.数值计算成本相对较低，周期短，精度高；2.可以根据研究和设计的不同需要不断改变流场和结构的相关参数，对研究对象进行全方位多角度的分析研究；3.可以进行全尺度的模拟，克服实验中难以满足雷诺数相似性的困难，可避免风洞试验由于尺寸缩放所引起的误差；4.数值模拟结果可以利用丰富的可视化工具，提供风洞实验不便或无法提供的流场绕流信息。
数值风洞是综合计算流体动力学、结构动力学、风工程学、结构工程，以及计算机语言、数值计算方法、计算机图形学和动态可视化处理技术等多学科的新兴交叉学科，其特点是工程应用背景强，理论研究难度大。
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