土木工程随机风场数值模拟研究的进展
土木工程结构风场实测及新技术研究的进展_申建红
振 动 与 冲 击第27卷第10期JOURNAL OF V I B RATI O N AND SHOCKVol .27No .102008 土木工程结构风场实测及新技术研究的进展基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578092)收稿日期:2007-09-14 修改稿收到日期:2008-02-24第一作者申建红男,博士生,1970年10月生通讯作者李春祥男,博士,教授,博士生导师,1964年12月生申建红1,2, 李春祥2(1.青岛理工大学土木学院,青岛 266520;2.上海大学土木系,上海 200072) 摘 要:土木工程结构风场实测结果是掌握结构风荷载作用机理和结构动力响应及破坏机理最直接的资料,也是修正现有试验方法和理论模型最为权威的依据。
简要回顾了具有高柔低阻尼特性的高层建筑和高耸结构、大跨度桥梁和大跨空间结构的发展,分析了土木工程风场实测对于结构抗风设计的重要意义。
对土木工程风场实测及实测新技术的研究进展进行了综述,提出了无线传感网络用于土木工程风场实测需要解决的关键技术问题。
关键词:土木工程结构;风荷载;台风;风场实测;新技术;无线传感网络中图分类号:T U 311 文献标识码:A1 土木工程发展及风场实测的意义 随着世界经济和建筑技术的发展,世界范围内高层建筑的高度及大跨结构的跨度成为许多国家经济实力的重要体现。
在世界前10位的高层建筑中,中国占了6栋(台北101大厦,508m;金茂大厦,420.5m;中信广场,391m;地王大厦,384m;中环广场,374m;中银大厦,369m ),上海环球金融中心(492m )的建造将使中国占世界前十位超高层建筑提高到7栋,中国已处于高层建筑迅速发展时期。
上世纪末,随着江阴大桥的通车,我国已成为继美国、英国、日本、丹麦和瑞典之后第六位能够建造千米跨大桥的国家[1]。
我国已建成世界第三的大跨度悬索桥润杨长江公路大桥(1490m ),位居世界第三的大跨度斜拉桥南京长江二桥(628m ),位居世界第一的大跨度拱式桥上海卢浦大桥。
最新土木工程专业论文选题(题目)
土木工程专业论文选题第一部分1混凝土外加剂在基础大体积混凝土中的应用（土木工程题目）2 后压浆灌注桩的质量控制及检测评价（土木工程题目）3 关于异型截面地下连续墙施工技术的探讨（土木工程题目）4 公司大门工程建设施工（土木工程题目）5 高掺量粉煤灰自流平砂浆性能的研究（土木工程题目）6 高层建筑桩筏基础工作性状研究（土木工程题目）7 钢筋混凝土构件统一理论研究的发展（土木工程题目）8 高等级沥青路面车辙泛油病害的修补与预防性养护技术（土木工程题目）9 贝雷架悬吊大直径重载管线工程应用实例与分析（土木工程题目）10 美国桥梁高性能钢的发展与应用（土木工程题目）11建筑与土木工程领域全日制工程硕士培养探析--以XK大学为例（土木工程题目）12土木工程硕士专业课教学模式改革（土木工程题目）12全日制工程硕士专业学位研究生教育探索与实践--以建筑与土木工程领域为例（土木工程题目）14土木专业工程硕士研究生力学基础课程群建设构想（土木工程题目）15 商品砂浆在工程中的应用（土木工程题目）16 商品混凝土降低成本的技术途径（土木工程题目）17 软土地基混凝土管桩竖向承载力时间效应分析（土木工程题目）18 建筑物纠偏常用方法及其应用（土木工程题目）19 混凝土中钢筋锈蚀与结构耐久性（土木工程题目）20浅析土木工程施工管理中存在的问题分析（土木工程题目）第二部分1 一种新的沥青混合料疲劳性能评价方法（土木工程题目）2 纤维增强沥青混凝土低温性能研究（土木工程题目）3 纤维沥青混凝土试验及应用（土木工程题目）4山区高速公路填石路堤压实质量控制（土木工程题目）5 区域高速公路网布局结构的连通度研究（土木工程题目）6 沥青稳定基层压缩蠕变试验合理应力水平研究（土木工程题目）7 聚合物格室加固体系CCS的应用（土木工程题目）8 几种矿粉指标与沥青胶浆的关联分析（土木工程题目）9 基于H_264的高速运动图像技术研究（土木工程题目）10 道路用乳化沥青技术要求的研究（土木工程题目）11 聚合物改性水泥混凝土路用性能研究（土木工程题目）12 节理化岩体边坡的地下水动力学稳定性分析（土木工程题目）13 加筋沥青混凝土梁式试件的APA弯曲疲劳试验研究（土木工程题目）14 公路中央分隔带渗水规律研究（土木工程题目）15.土木工程专业毕业设计选题研究（土木工程题目）16土木工程专业英语教学现状调查分析（土木工程题目）17中国土木工程建设安全现状与风险监控对策（土木工程题目）18现代土木工程特点与土木工程专业人才的培养模式（土木工程题目）19土木工程施工中的质量控制分析（土木工程题目）20土木工程施工课程教学改革思考与探索（土木工程题目）第三部分1 浅谈桥（涵）头跳车原因及预防（土木工程题目）2 建筑工程项目分承包管理方式的探讨（土木工程题目）3 混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因（土木工程题目）4 论施工现场塔吊施工组织设计的编制（土木工程题目）5 我国公路桥梁的发展趋势（土木工程题目）6 钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法（土木工程题目）7 通过修改材料属性的方法计算桥梁结构温度应力（土木工程题目）8土木工程专业毕业设计现状及对策探讨（土木工程题目）9论土木工程施工项目管理（土木工程题目）10公路桥梁维修加固技术经济评价方法研究（土木工程题目）11 公路超限超载运输的治理要及时、适时地转入长效治理阶段（土木工程题目）12 粉喷桩处理淤泥质土及饱和黄土地基的应用研究（土木工程题目）13 V型刚构组合拱桥剪力滞分析（土木工程题目）14 悬锚式挡土墙有限元分析（土木工程题目）15 瑞利波测试路基回弹模量的试验研究（土木工程题目）16 桥用高性能混凝土的制备、性能及其应用研究（土木工程题目）17 沙漠高速公路路基植物防护技术（土木工程题目）18乳化沥青混合料成型强度评价方法研究（土木工程题目）19情景分析法对西部公路建设规模测算分析（土木工程题目）20 青藏公路沿线环境演化及环境保护对策（土木工程题目）第四部分1 平原区高速公路合理降低路堤填筑高度方案的探讨（土木工程题目）2 综合超前地质预报在导坑位置选定中的应用（土木工程题目）3 隧道向斜段地表及地下连通性分析（土木工程题目）4 隧道深埋充填性溶洞“爆喷”的机理分析（土木工程题目）5土木工程施工管理中存在问题的分析（土木工程题目）6土木工程施工实习教学改革与实践（土木工程题目）7土木工程大类复合型人才培养模式探讨（土木工程题目）8对现代土木工程施工质量控制的探讨（土木工程题目）9可持续土木工程结构的若干科学问题与实现技术途径（土木工程题目）10谈土木工程施工项目的管理（土木工程题目）11浅论土木工程施工的质量控制（土木工程题目）12土木工程施工技术的创新及发展探讨（土木工程题目）13土木工程结构风场实测及新技术研究的进展（土木工程题目）14论土木工程灾害及其防御（土木工程题目）15浅谈土木工程结构设计与施工技术两者之间的关系（土木工程题目）16浅谈土木工程施工技术教学问题及解决对策（土木工程题目）17新世纪的土木工程与可持续发展（土木工程题目）18论土木工程专业教改与国家注册工程师的统一（土木工程题目）19浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性（土木工程题目）20隧道贯通后自然通风的研究（土木工程题目）第五部分1 喷播技术设备的类型与性能比较（土木工程题目）2 建设工程质量检测实验室不符合项控制（土木工程题目）3 宽域沥青路用性能及其应用前景（土木工程题目）4某城市中心城区防洪排水工程建设介绍（土木工程题目）5 弧形底宽箱梁横向预应力空间作用效应分析（土木工程题目）6 公共交通优先-城市交通拥堵的解决之道（土木工程题目）7 高填土路基沉降试验研究（土木工程题目）8 钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究（土木工程题目）9 城市停车场规划调查方法探讨（土木工程题目）10 泡沫沥青混合料的特性（土木工程题目）11 关于软弱土判别与处理的问题讨论（土木工程题目）12 关于南方湿热地区沥青性能综合技术评价方法的探讨（土木工程题目）13 地区水淬渣桥梁的病害特征分析（土木工程题目）14 地下结构纵向抗震动力可靠度分析（土木工程题目）15 面-基层间接触条件对半刚性沥青混凝土路面极限轴载（土木工程题目）16 路面基层施工质量均匀性评定方法研究（土木工程题目）17 路面表面特性与汽车油耗关系研究（土木工程题目）18 模态分离法在拱桥动载试验中的应用（土木工程题目）19 蚂蚁算法处理动态交通网络用户均衡配流问题（土木工程题目）20基于创新能力培养的土木工程施工课程教学改革研究（土木工程题目）第六部分1探讨提升土木工程施工项目质量管理的对策（土木工程题目）2土木工程施工中的质量控制分析（土木工程题目）3土木工程--一个平实而又重要的学科（土木工程题目）4土木工程施工中的质量控制分析（土木工程题目）5土木工程施工中的质量控制探讨（土木工程题目）6浅谈土木工程施工技术的创新及发展（土木工程题目）7企业参与下的高校专业评估和人才培养--以土木工程专业为例（土木工程题目）8土木工程施工质量控制中存在的问题及对策（土木工程题目）9浅议土木工程混凝土施工技术的应用（土木工程题目）10基于土木工程施工的质量控制研究（土木工程题目）11高校“土木工程概论”课程教学改革初探（土木工程题目）12浅谈基于创新原则的土木工程施工技术（土木工程题目）13土木工程混凝土施工技术探讨（土木工程题目）14基于数值仿真的土木工程实验教学改进与实践（土木工程题目）15浅谈加强土木工程施工项目质量管理的措施（土木工程题目）16土木工程专业核心课程的教学方法研究（土木工程题目）17土木工程施工项目管理分析（土木工程题目）18土木工程建筑中混凝土结构的施工技术研究（土木工程题目）19土木工程专业实验教学新体系的构建与实践（土木工程题目）20 连续刚构桥梁中横向无粘结预应力数值模拟与模型试验（土木工程题目）第七部分1沥青混合料级配曲线走向的分形研究（土木工程题目）2 基于优化遗传算法的冻土路基热物性参数反演（土木工程题目）3斜拉桥主梁静力可靠性反问题分析（土木工程题目）4响应面方法及其在桥梁体系可靠度分析中的应用（土木工程题目）5 桥用高性能混凝土长期耐久性试验研究（土木工程题目）6水泥土搅拌桩复合地基变形模量确定的一种新方法（土木工程题目）7 利用抛石护坡调节冻土路基阴阳坡的温度分布（土木工程题目）8 路面颠簸对路面横向力系数测试系统影响的研究（土木工程题目）9 无粘结预应力技术在商业大厦的应用（土木工程题目）10 填充墙墙体开裂的维修与防治（土木工程题目）11 提高回弹法检测混凝土抗压强度精确度的探讨（土木工程题目）12谈回弹法检测混凝土抗压强度（土木工程题目）13 渗漏检测技术研究进展（土木工程题目）14 深基坑顺向岩层高边坡的支护施工（土木工程题目）15基于工程能力培养的土木工程专业课程设计一体化改革研究与实践（土木工程题目）16浅析土木工程施工技术的重要性和创新（土木工程题目）17土木工程结构设计中的安全性与经济性（土木工程题目）18关于土木工程施工技术的创新及发展分析（土木工程题目）19土木工程施工技术分析（土木工程题目）20关于土木工程施工技术的创新探讨（土木工程题目）第八部分1土木工程施工技术的创新探究（土木工程题目）2土木工程施工技术及创新初探（土木工程题目）3土木工程管理施工过程质量控制措施探究（土木工程题目）4开放式土木工程实践教育中心的构建与实践（土木工程题目）5基于土木工程施工管理问题的探究性分析（土木工程题目）6土木工程概论类课程教学探讨（土木工程题目）7大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究（土木工程题目）8复合材料在土木工程中的发展与应用（土木工程题目）9浅析土木工程施工项目的管理（土木工程题目）10土木工程的现状与未来发展趋势综述（土木工程题目）11浅析如何加强土木工程施工项目质量管理（土木工程题目）12土木工程施工管理中存在的问题分析（土木工程题目）13浅谈土木工程结构设计中的安全性与经济性（土木工程题目）14加强土木工程施工项目质量管理的措施（土木工程题目）15对土木工程建筑施工技术及创新研究（土木工程题目）16《土木工程施工技术》教学改革思考（土木工程题目）17试论加强土木工程施工项目管理有效措施（土木工程题目）18 FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究（土木工程题目）19浅析土木工程建筑节能措施（土木工程题目）20 混凝土整体现浇楼(顶)盖裂缝的成因分析和系统预防（土木工程题目）第九部分1土木工程施工质量管理问题及对策（土木工程题目）2土木工程施工技术及创新研究（土木工程题目）3土木工程施工管理中常见的不足及对策（土木工程题目）4基于土木工程施工管理问题的探究性分析（土木工程题目）5土木工程专业实践性教学改革与实践（土木工程题目）6土木工程施工中存在问题及对策（土木工程题目）7浅析土木工程施工的质量控制（土木工程题目）8 钢管混凝土短柱轴心受压承载力计算（土木工程题目）9对混凝土强度检验的分析（土木工程题目）10 地铁站工程深基坑的施工监测方法（土木工程题目）11 单桩复合地基中桩身参数的反演分析（土木工程题目）12 从检测角度看管桩纠偏技术在深基坑基桩事故中的应用（土木工程题目）13 冲击成孔灌注桩施工质量控制（土木工程题目）14 超深基坑垂直喷锚支护施工（土木工程题目）15 不增加水泥用量如何提高混凝土的强度（土木工程题目）16轻钢建筑的结构体系及其节点型式探讨（土木工程题目）17 浅谈水撼法在地基加固工程中的应用（土木工程题目）18 平面钢框架失稳形式的研究（土木工程题目）19基于生产实习的土木工程施工理论教学改革与实践（土木工程题目）20土木工程施工技术及创新（土木工程题目）第十部分1土木工程结构设计与施工技术的关系分析（土木工程题目）2浅谈工程造价的有效控制管理的几点方法（土木工程题目）3高层建筑转换层施工质量控制控析（土木工程题目）4解读徐州户部山古民居（土木工程题目）5混凝土远距离泵送施工技术探析（土木工程题目）6浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响（土木工程题目）7浅谈建筑消防给水施工与维护的一些问题与对策（土木工程题目）8论建设工程中的非法转包及肢解分包（土木工程题目）9刍议工程建设项目管理（土木工程题目）10基于完善我国建设工程招投标制度的思考（土木工程题目）11建筑工程项目亏损原因及控制方法研究（土木工程题目）12试析水泥砼路面板真空灌浆技术应用（土木工程题目）13现浇混凝土空心楼板在工程中的应用（土木工程题目）14小型建设项目内部招标问题（土木工程题目）15 聚丙烯纤维砂浆在工程中的研究与应用（土木工程题目）16 建筑施工噪声防治策略（土木工程题目）17 建筑抗震鉴定加固的历史、现状及展望（土木工程题目）18加气混凝土砌块填充墙抗裂施工技术（土木工程题目）19基于价值工程的建设项目技术经济分析（土木工程题目）20混凝土碳化的影响因素及其控制措施（土木工程题目）第十一部分1纤维增强塑料筋在土木工程中的应用（土木工程题目）2提高土木工程施工项目管理的有效措施（土木工程题目）3浅谈土木工程施工中的机械设备管理（土木工程题目）4土木工程结构健康监测系统的研究状况与进展（土木工程题目）5工程管理专业土木工程施工课程的教学改革探讨（土木工程题目）6我国土木工程结构可靠性研究的一些进展（土木工程题目）7现浇混凝土楼板裂缝原因分析与控制（土木工程题目）8浅述建筑物墙体裂缝主要因素及加固（土木工程题目）9浅谈坡屋面渗漏形成原因和预防措施（土木工程题目）10基于社会需求的土木工程专业复合型创新人才培养模式研究（土木工程题目）11土木工程施工管理中存在的问题及对策分析（土木工程题目）12电子教材在土木工程施工教学中的应用研究（土木工程题目）13土木工程施工技术的创新及发展探讨（土木工程题目）14结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用（土木工程题目）15 女儿墙裂缝的成因及防治方法（土木工程题目）16 扣件式钢管脚手架与模板支架的设计计算（土木工程题目）17 工程项目管理的综合控制方法及应用（土木工程题目）18 高边坡路堑控制爆破施工实践（土木工程题目）19 电站焊接技术发展方向（土木工程题目）20 浅谈现浇商品混凝土结构表面气泡的成因和防治（土木工程题目）第十二部分1 大体积混凝土的施工质量控制（土木工程题目）2 某核电站进度控制方法与实践（土木工程题目）3 项目施工中的合同管理与技术管理（土木工程题目）4 超长预应力束的张拉施工监测技术（土木工程题目）5 某核电站物项采购合同管理（土木工程题目）6地下室温度收缩裂缝成因的理论分析及控制措（土木工程题目）7公路工程施工质量管理问题探析（土木工程题目）8公路工程建设期的统计工作（土木工程题目）9加筋旋喷桩在深基坑中的应用（土木工程题目）10 ＰＨＣ管桩静压施工的送桩问题探讨（土木工程题目）11浅谈高速公路沥青路面建设质量控制（土木工程题目）12论建筑施工单位的施工技术资料管理（土木工程题目）13石灰粉煤灰稳定土路面底基层施工技术（土木工程题目）14 某教学楼主梁开裂原因分析及加固措施15某工程人工挖孔桩成孔护壁过程的质量控制（土木工程题目）16模糊概率模型在工程投标中的应用（土木工程题目）17 浅谈钢筋保护层的重要性及控制（土木工程题目）18地下室钢筋混凝土墙单面支模逆作法施工技术（土木工程题目）19 门式钢管脚手架结构的稳定承载能力分析（土木工程题目）20 框架结构-箱形基础-地基土共同作用分析（土木工程题目）第十三部分1局部约束方钢管混凝土柱约束件设计方法（土木工程题目）2 建设项目施工过程中承包商索赔管理研究（土木工程题目）3 加筋土挡土墙在青藏铁路施工中的应用（土木工程题目）4 桥涵构筑物台背回填施工质量控制（土木工程题目）5 某工程回填土土体滑移的分析和处理（土木工程题目）6 煤矸砂混凝土的试验研究（土木工程题目）7 论楼面裂缝产生原因及防治措施（土木工程题目）8 两侧不等高深基坑支护工程实例（土木工程题目）9浅谈混凝土温度裂缝及其处理措施（土木工程题目）10浅谈混凝土结构裂缝成因和预防措施（土木工程题目）11浅谈混凝土现浇楼板裂缝的控制及处理（土木工程题目）12大跨径连续梁桥施工控制的内容与方法探析（土木工程题目）13大体积混凝土裂缝产生的原因分析与防控措施（土木工程题目）14浅谈轻钢结构存在的质量问题及预防措施（土木工程题目）15土木工程专业工程硕士培养模式浅析（土木工程题目）16建筑与土木工程领域全日制硕士研究生实践教学质量评价指标体系研究（土木工程题目）17项目驱动的专业硕士创新人才培养模式的研究--以土木工程专业为例（土木工程题目）18关于土木工程类硕士研究生培养的若干看法（土木工程题目）19电力高校土木工程专业高质量硕士研究生培养模式研究（土木工程题目）20土木工程全日制专业硕士培养存在的问题与对策（土木工程题目）。
土木工程结构风场实测及新技术研究的进展
摘 要 ：土木工程结构风场实测结果是掌握结构风荷载作用机理和结构动力响应及破坏机理最直接的资料， 也是
修正 现 有 试验 方法 和理 论 模 型 最 为 权威 的依 据 。 简要 回顾 了具 有 高柔 低 阻 尼 特 性 的 高层 建筑 和 高 耸结 构 、 度 桥 梁 和 大跨 大跨 空 间 结 构 的 发展 ，分析 了土 木 工程 风场 实 测 对 于 结 构 抗 风 设 计 的 重 要 意 义 。对 土 木 Ｔ 程 风 场 实 测 及 实 测 新 技 术 的 研 究 进 展 进 行 了综 述 ， … 丁无 线 传感 网络 用 于 土 木 ＿程 风场 实 测 需 要 解 决 的 关键 技 术 问 题 。 提 ｒ 关 键 词 ：土 木 丁程 结 构 ； 茼 载 ； 风 台 ； 场 实 测 ； 技 术 ； 线传 感 网络 风 新 无
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第２ ７卷第 ｌ Ｏ期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ Ｂ Ｉ ＨＯＣＫ
土 木 工 程 结构 风 场 实 测 及 新 技 术 研 究 的 进 展
申建 红 ， 李 春 祥
（ ． 岛理 学 土 木学 院 ， 岛 １青 ｒ 大 青 ２ ６２ ； ． 海 大 学 土木 系 ， ６５０ ２上 上海 ２０７） ００ ２
高致 使结构 风荷载 的设计 和风 致振 动 响应 的估 计与 控 制 成为结构 工程设计 面 临 的主要 问题 。国 内外 关 于地
震作 用下 高层 建 筑结 构 响 应 、 损失 识 别 及 结构 安 全 等 方 面的研究 远多 于对 频 繁风荷 载 作用 下结 构 的风致 振 动 响应 、 劳损伤 及舒 适度设 计 的关 注 。 疲 风洞试验 是土 木一 抗风 研究 依靠 的主要 手段 和 ｒ程
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究
基于计算流体力学的建筑风环境数值模拟研究随着城市化进程的加快，越来越多的建筑物在城市中涌现。
建筑物的设计需要考虑到很多因素，如功能、美观、安全等。
然而，一个被忽视的因素是建筑的风环境。
一个好的风环境可以提高建筑的舒适度，也可以减小建筑的能耗。
因此，建筑风环境的研究变得越来越重要。
建筑风环境的研究可以通过实验室试验和数值模拟的方法。
实验室试验可以得出一些定量的数据和直接的观察结果，但是实验室试验的成本很高，而且试验环境和实际环境之间存在差异。
因此，数值模拟成为了一种低成本、高效率的研究方法。
随着计算机技术的快速发展，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）成为了建筑风环境数值模拟的主流方法。
计算流体力学是一种计算流体的数值模拟方法，它基于纳维-斯托克斯方程和其它物理规律，将流场离散化成格点，对每个格点上的流场变量进行求解。
计算流体力学在建筑风环境数值模拟中的应用主要包括三个方面：建筑外围流场模拟、建筑内部流场模拟和建筑能耗模拟。
建筑外围流场模拟是指对建筑周围流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑形状、位置和风的方向和大小等因素。
通过计算建筑周围流场的速度和压力等参数，我们可以了解在风场中建筑所受的力和压力分布。
建筑外围流场模拟对于建筑的结构设计非常重要，可以为建筑提供优化的设计方案，例如缩短建筑的轮廓线、平衡建筑的表面压力分布。
建筑内部流场模拟是指对建筑内部流场的模拟。
这个模拟中需要考虑到建筑内部的空气流动、换气量和温度等参数。
通过计算空气流速、压力以及温度分布等参数，我们可以了解建筑内流场的情况和建筑内部区域的舒适度。
建筑内部流场模拟和建筑外围流场模拟相比更为复杂。
因为建筑内部流场的计算需要考虑到建筑内的门窗位置、空调设备、人员和物品等因素。
尤其是对于高层建筑，建筑内部流场模拟更为关键，因高层建筑内的温度、湿度与空气品质等因素影响舒适度和安全性。
建筑能耗模拟是指对建筑内部能耗的模拟。
土木工程随机风场数值模拟
随机风场数值模拟在桥梁、高层建筑、风力发电等多个土木工程领 域成功应用，有效指导了实际工程的抗风设计。
计算效率提高
随着计算机技术的进步，随机风场数值模拟的计算效率得到了大幅提 升，使得在工程实践中应用更为便捷。
当前研究的局限与不足
模拟方法有待进一步完善
虽然现有的数值模拟方法已经取得了一定的成果，但在模拟复杂地形、大气边界层等方面的能力仍有待提高。
土木工程随机风场数值模拟
汇报人： 2023-11-22
目 录
• 引言 • 随机风场理论与建模 • 随机风场的数值模拟方法 • 随机风场数值模拟在土木工程中的应用 • 工程案例分析与模拟结果验证 • 结论与展望
01
引言
随机风场数值模拟的意义
提高设计精度
通过随机风场数值模拟，工程师 可以更精确地模拟和预测建筑物 在风中的动态响应，从而提高设
可靠性评估
基于对比分析结果，评估随机风场数 值模拟方法在土木工程中的可靠性及 适用范围。
建议与展望
针对数值模拟方法的不足之处，提出 改进建议，并展望其在未来土木工程 领域的应用前景。
06
结论与展望
随机风场数值模拟在土木工程中的成果总结
风场模拟精度提升
通过采用先进的数值模拟方法，随机风场的模拟精度得到了显著提 高，为土木工程抗风设计提供了更可靠的数据支持。
04
随机风场数值模拟在土木工程 中的应用
高层建筑风荷载模拟
1 2 3
风荷载计算
通过数值模拟方法，可以高效地计算高层建筑在 不同风向、风速下的风荷载，为结构设计提供准 确的数据支持。
风压分布分析
数值模拟能够详细地揭示建筑物表面的风压分布 ，帮助工程师理解风荷载作用机理，优化建筑外 形设计。
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。
土木工程随机风场数值模拟研究的进展
力 分 布 ， 重要 的是 ，将 使 结 构 产 生 动力 失 稳 现 象 ， 更 从 而极 大地 降低 结构实 际 的极 限承 载 力 。 因此 重 大工 程
结 构在 风荷 载作 用下 的动力 响应 特 性研 究 越 来 越受 到 学 术界 和工 程界 的关 注 与重 视 ＿ 。对 结构 进 行 风 振 ３ 一 的分析 一般 是在 频域 或 时域 范 围 内进 行 。频域 法 只能
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第２ ７卷第 ９期
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Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
土木 工 程 随机 风 场 数值 模 拟研 究 的进 展
李锦华 ， 李春祥
（ 海 大 学 土 木 工 程 系 ，上 海 上 ２０７ ） ０ ０ ２
的脉 动风 ， 使 上述 结构 可 能 发 生顺 风 向振 动 、 风 向 将 横
１ 风 的基 本 特 性
１ １ 风 的概述 ．
驰振 、 旋涡 脱落 、 转发 散振 动及 其 它耦 合 振 动 等 形式 扭
的风致 随机 振 动 。这 些 形式 的振 动 不仅 影 响 结 构 的 内
大气 边 界 层 内风 特 性 的 研 究 是 风 工 程 研 究 的基
纳， 回顾 结构 风工 程 中风
大 跨空 间结 构 、 高层 高耸 、 塔桅 结 构 （ 拉线 式 桅 杆 、 如 电 视 塔 、 囱等 ） 大 跨 度 桥 梁 结 构 而 言 ， 荷 载 比地 震 烟 和 风 荷 载还 显 得 重 要 ， 常 起 到 主 要 甚 至 决 定 性 的作 用 。 常
特 性分 为平 均风 特性 和 脉 动风 特 性 来进 行 研 究 。风 速 观 测记 录 表 明 ： 在较 平 阔 的地 形 中， 场 中某 一点 的风 风 速 可 以分 为风场 内大气 流动 的平 均速 度 和 在 此点 的紊
土木工程毕业论文题目精选【最新版】
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土木工程下击暴流风速数值模拟的研究
电塔 在下 击 暴 流 之 类 高 强 度 风 速 场 作 用 下 的破 坏 情
况 。 由于 Ｈ ｌ ｅ ｏｍ ｓ的经 验 模 型 没 有 考 虑 风 速 场 的 随机 波动 成分 ， 能会 低 估 了下 击 暴 流 风荷 载作 用 下 结 构 可
风速场 。在随机脉动成分 的数值模拟过程 中 ， 引入了三次样 条函数插值技术 ， 以减少 Ｃ ｏ ｓｙ分解的次数 ， ｈｌ ｋ ｅ 进一步提高 了 数值模拟雷暴天气下击暴 流风速的效率 。 关键词 ：下击暴流 ； 时变平均风速 ； 数值模拟 ； 三次样条 函数插值技术 ； 谐波叠加法
中图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｕ３１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
下 击暴 流 往往 伴 随着 雷 暴 天 气 而 出 现 ， 常 会 产 经
的平均 风速 。这种 模型 将下 击 暴 流 的平 移速 度 与下 击 暴流 产 生 的 径 向风 速 进 行 了 矢 量 合 成。然 而 ， 在 Ｈｏ ｅ 的经 验 模 型 中 没 有 考 虑 风 速 场 的竖 向分 布 。 ｌ ｓ ｍ Ｏ ｅｕｒ Ｂ ｗｅｌ提 出 了一 个 能够 满 足 流 体质 量 连 ｓｇｅａ和 ｏｌｓ５
布模 型 。Ｓｖｒ 等 运用 Ｈ ｌ ｅ 的经验模 型研 究 了输 ａｏｙ ｏｍ ｓ
流使得潮 湿 的空 气 上 升 并 形 成 上升 气 流 ， 后 当 潮 湿 随 的空 气开始 浓 缩 和冷 却 时 ， 升 过 程 就 停 止 了。 冷却 上 后 密度变 大的空 气开 始加 速 向地 表 运动 并 形成 下 降气 流， 当强度较 大 的下 降 气 流 剧 烈地 与 地 面碰 撞 并 向 四
土木工程随机风场数值模拟研究的进展
土木工程随机风场数值模拟研究的进展前言土木工程是应用力学原理和材料力学理论等基础理论，通过工程技术手段，设计、建造、改造和维护各种土木工程，包括建筑物、桥梁、隧道、码头等。
而在土木工程领域中，风荷载是一种重要的载荷形式，对于工程的安全性和稳定性有着重要的影响。
因此，研究土木工程中的风荷载，尤其是随机风荷载，具有重要意义。
一、土木工程中随机风荷载的定义广义上，随机风荷载可以定义为风速在短时间内发生随机波动，所引起的土木工程物体的风力系数和风荷载系数所对应的随机振动。
这种荷载属于非定常荷载，具有随机性、不可预测性、不确定性等特点。
在土木工程设计中，准确描述和考虑这种荷载对工程的影响是至关重要的。
二、随机风荷载的数值模拟研究为研究土木工程中的随机风荷载，数值模拟研究是一种常用的手段。
数值模拟可以通过计算机模拟大气流场和风荷载，分析研究风荷载的统计特性、随机特性以及对土木工程结构的影响等。
这种研究方法具有较高的可重复性、可靠性以及工程实践意义。
1、数值模拟方法目前，常用的数值模拟方法主要有三种：直接数值模拟方法、随机对流体模拟方法和地表风场数值模拟方法。
（1）直接数值模拟方法（DNS）直接数值模拟方法是通过计算大气流场的Navier-Stokes方程，求解其粘性层和惯性层的一系列参数，着重考虑了大气流场的各种细节。
这种方法可以提供精细的风荷载和风速分布信息，但由于计算规模的限制，只适用于小范围内模拟。
（2）随机对流体模拟方法（LES）随机对流体模拟方法将大气分为小的空气单元，通过对单元的运动和相互作用进行数值模拟，可以求解出空气流场的参数，从而计算出风荷载和风速分布。
该方法既考虑了大气流场的基本特性，又考虑了流场的波动特性，适用于模拟中等尺度的大气流场。
（3）地表风场数值模拟方法（RANS）地表风场数值模拟方法是对大气流场进行平均化，将其分为两个区域：动底层和稳定层，运用现有的流动模型进行数值模拟。
该方法时间效率高，适用范围广，是工程设计中最常使用的方法之一。
土木工程随机风场数值模拟研究的进展
土木工程随机风场数值模拟研究的进展以下是与您 ___的一篇关于土木工程，欢迎浏览土木工程随机风场数值模拟研究的进展的毕业论文！风荷载是大跨空间结构、高层和高耸结构、桅式结构、大跨度桥梁等土木工程结构的主要设计荷载之一。
风荷载的确定手段主要有风洞试验、现场实测、数值模拟等。
但前两类风荷载确定手段均较为复杂,且耗时耗资巨大,因而仅仅针对特定的工程结构才进行。
通过数值模拟方法得到的风速时程满足风主要统计特性的任意性,而且比实际记录更具有代表性,因而在实际工程中被广泛使用。
首先简要介绍大气边界层风的特性与风荷载的作用特点,接着重点讨论了土木工程风工程中平稳高斯、非平稳高斯、非高斯随机风场的模拟技术,最后对该领域的进展情况给出了一些展望。
在笛卡尔坐标系下,三维风场中任一点的风速可以表示为:U =U(z) +u(x,y,z, t)v =v(x,y,z, t)w =w(x,y,z, t)(1)式中:x轴为横向,即风的主流方向;y轴为纵向,与风的主流方向垂直;z轴为竖向,亦与风的主流方向垂直;U(z)为主流方向的平均风速;u(x,y,z, t)、v(x,y,z, t)、w(x,y,z, t)为脉动风速在三个方向上的投影,大小随时间变化; t表示时间。
由于自然风在x、y、z三个方向上的`脉动分量间的相关性较弱,且目前对三个脉动分量之间的相关关系缺乏卓有成效的研究,实际应用中通常不考虑风速在x、y、z三个方向之间的相关性,而仅考虑风速在空间上的相关性,从而在理论上将三维相关的风场简化为三个方向上 ___的一维风速场,亦即将三维相关的多变量随机过程简化为三个 ___的一维多变量随机过程。
1·2 平均风特性平均风特性包括平均风速、平均风向、风速廓线和风频曲线。
大气流动平均风速受天气变化的影响比较大,在不考虑剧烈的天气变化(台风)情况下,根据每10 min间隔的大气流动速度的平均值来计算。
平均风速沿着高度变化的规律即风速廓线是表征风特性的最重要指标之一。
土木工程中的风场与风荷载计算方法
土木工程中的风场与风荷载计算方法风场与风荷载计算方法在土木工程中扮演着重要的角色。
无论是建筑物、桥梁、隧道还是电力线路，都需要考虑风的作用，并据此确定设计参数。
本文将介绍土木工程中常用的风场与风荷载计算方法，以及其在实际工程中的应用。
1. 风场的测量方法为了确定风的强度和风场的分布情况，土木工程师通常使用现场观测和数值模拟两种方法进行测量。
现场观测是指安装风速计和风向仪等设备，实时监测风的强度和方向。
这种方法直观可靠，但受限于设备安装位置和气候条件，观测结果存在一定的局限性。
数值模拟是通过计算机模拟风的流动，预测风的分布情况。
这种方法可以覆盖大范围的区域，并可根据实际情况进行参数调整，以提高准确性。
2. 风荷载的计算方法风荷载是指风对建筑物或结构物施加的作用力。
在土木工程中，风荷载的计算是设计的关键环节之一。
常用的风荷载计算方法主要有四种：平衡法、动力法、地面粗糙度法和统计法。
平衡法是最常用的计算方法之一，基于风力平衡原理。
根据建筑物或结构物在风场中所受到的作用力和力矩平衡，推导出风荷载的大小和作用点位置。
这种方法适用于矩形或规则形状的建筑物，计算相对简单、直观。
动力法是基于结构与风场作用的动力响应原理。
该方法考虑风的作用引起的结构振动，并推导出风荷载与结构振动响应之间的关系。
这种方法适用于高层建筑、桥梁等大跨度结构，对结构的动力性能有更高的要求。
地面粗糙度法根据风场的粗糙度来估计风荷载。
通过测量地表粗糙度参数，采用经验公式推导出风荷载的大小。
此方法适用于没有太多其他结构物干扰的平坦地面。
统计法是基于长期风速观测数据的统计分析方法。
根据不同地区、不同高度的风速频率分布，计算出相应的设计风速。
这种方法适用于风场复杂的地区，可以考虑不同的统计参数以提高设计安全性。
3. 应用实例和案例分析为了更好地了解风场与风荷载计算方法的应用，我们以桥梁设计为例进行分析。
桥梁作为土木工程中的典型结构，需要考虑风的作用。
数值模拟在风火山灾害中的应用研究
数值模拟在风火山灾害中的应用研究1.引言风火山灾害是一种自然灾害，由极端天气和地质条件造成，会带来巨大的社会、经济和生态损失。
近年来，随着计算机技术和数值模拟技术的不断发展，越来越多的研究者开始利用数值模拟技术对风火山灾害进行研究，更好地预测和应对这类灾害。
本文将介绍数值模拟在风火山灾害中的应用研究进展。
2.风灾模拟风灾是风力导致的各种灾害，如龙卷风、飓风、山火等等。
数值模拟在风灾研究中是一种常见的方法，可以预测风速、风向、风场、涡旋、压力等参数。
电子式风洞技术是数值模拟的一种重要手段，利用它可以非常精确地测量风场和压力分布。
除了电子式风洞技术，大气对流模式(ACM)也是常用的数值模拟技术。
ACM是一种复杂的大气动力学模型，可以对大气运动进行数值模拟，预测大气的温度、湿度、风速等参数，并且可以模拟出龙卷风等极端天气现象。
近年来，越来越多的研究者使用ACM预测龙卷风的运动轨迹等参数，帮助灾害管理部门进行预警和应对。
3.火灾模拟火灾模拟是指利用数值模拟技术对火灾相关参数进行预测，在灾害管理、消防设计、物流策略等领域中得到广泛应用。
目前火灾模拟技术主要包括燃烧模型、热传导模型、流体动力学模型等。
其中，燃烧模型是重要的火灾数值模拟技术之一，可以预测火焰的扩散、温度分布、烟雾生成等参数。
燃烧模型通常采用化学反应方程、热传导方程和流体动力学方程模拟火焰风动力学系统的物理过程。
另外，热传导模型可以预测火场内的温度分布、火场热辐射场分布等参数，帮助灾害救援人员提供更好的灾害管理和判断决策依据。
流体动力学模型主要用于计算流体的流动运动，包括火灾中的气体对流、气体扩散、火焰折射等国内。
4.火山模拟火山模拟是指利用数值模拟技术对火山相关参数进行预测。
火山是一种具有破坏性的自然灾害，会造成大面积的灾害导致大量的人员伤亡。
火山模拟是一种精确评估火山喷发的危险性和预测爆发的趋势的重要方法。
数值模拟方法在火山研究中广泛应用。
土木工程随机风场数值模拟
通过数值模拟，可以预测和评估 风场对土木工程结构的作用，为 结构设计提供依据，保障结构的 安全性和稳定性。
研究现状和发展趋势
现状
目前，研究者们已经开发出了多种数 值模拟方法来模拟风场，如直接积分 法、离散元法、有限元法等。
趋势
随着计算机技术的不断发展，精细化 数值模拟方法成为未来的发展趋势， 可以更准确地模拟风场效应。
详细描述
通过数值模拟，工程师可以分析不同地理位 置的风资源分布、风向和湍流强度等参数， 为风电场的选址提供依据。同时，评估风电 场的发电能力和经济效益，为投资决策提供
支持。
06
研究成果与展望
研究成果总结与评价
精确的模拟技术
土木工程随机风场数值模拟技术已经取得了长足的进步，通过高精度建模和先进的计算方法，能够更准确地模拟风场 的动态变化和作用力。
数值模拟的应用范围
在土木工程中，数值模拟被广泛应用于结构分析、风载分析 、地震工程等方面。例如，在桥梁工程中，可以通过数值模 拟来研究桥梁的风载效应和风致振动问题。
04
随机风场模型的建立 与实现
随机风场模型的理论基础
01
02
03
随机过程理论
随机过程理论是研究随机 现象的数学工具，可以用 来描述随机风场的统计特 性。
土木工程随机风场数值模拟
汇报人： 日期:
目录
• 引言 • 随机风场模型概述 • 数值模拟方法概述 • 随机风场模型的建立与实现 • 工程应用案例分析 • 研究成果与展望 • 参考文献
01
引言
研究背景和意义
背景
土木工程结构在风荷载作用下可 能产生安全问题，因此对风场进 行准确的数值模拟至关重要。
总结词
在高层建筑抗风设计中，土木工程随机风场数值模拟技术有助于准确预测和评估风载对建筑物的影响 ，为设计提供依据。
土木工程新进展模板(10篇)
土木工程新进展模板(10篇)前言：随着全球建筑的不断发展，人们对建筑的要求也逐渐在提高，一个国家的土木工程建筑也可以反映出国家的经济发展水平，是一个国家综合实力的具体体现，所以，我国在大力发展经济效益的同时，对土木工程的建设也是需要重视的，应该给予最大的支持来不断发展我国土木工程建设。
土木工程结构风场的实际检测是完善我国土木工程建筑的重要方式，也是新技术开发的技术保障，促进着我国建筑事业的发展。
一、土木工程结构风场的实际检测过程1.1高层建筑结构风场的实际检测高层建筑由于高度的优势，使其在风向负荷和风向机理方面的分析就更加容易，也确定了结构风场实际检测的理论基础，使土木工程结构风场的实际检测工作更便于进行。
我国高层建筑在高度和柔性方面都具有着很多的优点，对于检测的效果也比较明显，可以根据检测得出的数据直接分析土木工程建筑抗风能力差的原因。
在检测的过程中，当横向振动发生的频率增加时，气体交换的压力就要变大，土木工程建筑会产生严重的共振现象，由于对这种现象的解释还没有合理的公式理论基础，所以，横向脉动作用的土木工程结构风场检测主要是依据与检测的过程和结果来综合分析的。
在土木工程结构风场检测的过程中，对于高层的建筑来说，检测人员的经验对总结检测的结果是非常重要的，因为没有明确的理论对检测的过程以及结果做出定义，就需要检测人员依据自己的检测经验来探索土木工程建筑的技术革新，以及提高土木工程建筑稳定性的措施。
高层建筑风压及风向的共振是为了获得土木工程建筑在强大风力影响下的结构变化，通过对土木工程结构前后变化的分析，分析土木工程建筑抗风的能力，为提高土木工程建筑的坚固性提供了有效的数据。
1.2低层建筑结构风场的实际检测在低层建筑结构风场的实际检测过程中，通过长期的检测经验，使得检测人员已经掌握了低层建筑结构风场检测的技术和要求，以及低层建筑结构的检测机理，了解到低层建筑结构对于防震功能的缺失，通过对风洞和风压模型的实际测量，在特定的风压下进行检测，根据检测的结果综合分析土木工程建筑的抗风能力，风洞和风压模型实际测量的检测结果是不同的，比较检测的结果实验值，找到抗风压力不同的原因，从而确定具有更高抗风效果的土木工程建筑技术。
土木工程毕业论文提纲
土木工程毕业论文提纲摘要：土木工程项目在一定程度上是一项技术含量相对来说比较高的综合学科，但是由于社会经济的快速发展，市场需求方面的进一步扩大，需要对土木工程在施工过程中的技术进行不断的创新，与此同时也提出较高的要求，所以土木工程中，任何的施工环节都会对工程的整体质量带来影响，因此，土木工程在施工时需要对施工技术进行提高和创新，只有这样才能对施工质量进行充分的保证。
在本文中，主要对土木工程施工技术创新进行全面的分析研究，并且在此基础上提出下文内容，希望能够为同行业的工作人员提供一定的参考价值。
关键词：土木工程；施工技术；创新；分析土木工程项目在施工的过程中，不仅会存在施工技术的限制，同时也会在一定程度上受施工环境的限制，对于工程实践经验，一般状况下都会优先于理论水平，同时土木工程在施工过程中的技术，其创新也是在实践中不断发展的。
土木工程的施工技术是保证整体施工得到顺利开展的前提，所以它会对施工的成本以及施工进度产生影响，进一步影响到施工质量，因此在在进行施工时一定要对其技术进行不断的创新，只有这样才能促进建筑行业健康稳定的运行。
1关于土木工程的传统施工技术分析1.1桩基础施工技术对于土木工程而言，其地基在施工的过程中所进行的桩基础施工，是整体施工方法中不可缺少的重要内容，桩基础施在施工过程中可以结合相关设计分为正常施工以及承载能力极限施工，建筑桩基础在一定程度上可以结合承载形状进一步将其划分为两种类型，一种是摩擦型桩，另外一种是承载型桩。
根据成桩的方法可以分为非挤压涂装以及挤土桩等。
基桩在制作过程中的材料也存在不同，主要分为木桩和钢桩，由于施工过程中的材料不同，进一步导致施工方案存在不同，所应对的地基基础也存在不同，所以，土木工程进行桩基础施工的过程中，需要选择相应的桩型。
1.2混凝土的施工技术针对于混凝土的施工技术来说，主要是土木工程建设过程中一项十分重要的环节，然而根据其浇筑的地点进行划分，其混凝土施工技术主要包括预制方法以及现浇的方法两种。
土木工程中的风洞试验应用
土木工程中的风洞试验应用近年来，土木工程在我国的发展迅猛，各种高楼大厦、桥梁隧道等工程项目不断涌现。
然而，建造这些工程所面临的一个重要问题就是风的影响。
风对建筑物的稳定性和安全性具有举足轻重的作用。
为了保证工程的可靠性和安全性，土木工程师们采用风洞试验这一科学技术手段来预测和评估风对建筑物的影响。
风洞试验是利用模型来模拟实际风场环境，在实验室中进行的一种研究手段。
它具有操作灵活、数据可靠等特点，被广泛应用于土木工程中的风力荷载、结构响应和空气动力学等方面的研究。
首先，风洞试验在土木工程中的应用主要体现在风力荷载的研究上。
通过风洞试验，可以模拟不同类型建筑物所受到的风压和风载荷，从而对其结构进行合理设计和优化。
例如，在设计高楼大厦时，土木工程师可以针对模型进行风力荷载试验，确定所需的结构强度和稳定性，为实际施工提供可靠的参考依据。
其次，在桥梁和隧道工程中，风洞试验也具有重要意义。
通过模拟桥梁和隧道所处的复杂风场环境，研究它们所受到的风压和风力荷载，可以帮助工程师确定桥梁和隧道的结构布局、减振装置的设置等方案。
这有助于提高工程的安全性和可靠性，减少可能发生的事故和损坏情况。
此外，风洞试验还可以应用于建筑物的空气动力学研究。
空气动力学是研究风对建筑物外形和结构的影响的一门学科。
通过风洞试验，可以模拟实际建筑物所处的真实环境，研究风对建筑物的作用力、振动响应等。
这对于建筑物的结构设计、改善风环境等方面都具有重要参考价值。
在风洞试验的实施过程中，还有一项重要工作就是数据的采集和分析。
通过实验测量和数据处理，我们可以获得各个参数的详细数据，如风速、压力分布、力矩、应力等。
这些数据可以用于进行更深入的研究和分析，为工程设计和监测提供精确的数据依据。
综上所述，风洞试验在土木工程中的应用具有重要意义。
它可以帮助工程师们预测和评估风对建筑物的影响，为工程设计和施工提供可靠的参考依据。
通过模拟实际环境和获取准确的数据，风洞试验为土木工程的发展和进步提供了有力支持。
土木工程结构风场实测及新技术研究的进展
土木工程结构风场实测及新技术研究的进展发表时间：2018-11-02T12:54:56.420Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：徐良[导读] 风场实测工作的开展主要是为了能够充分了解风载荷的作用机理。
摘要：根据相关统计，风灾是当前所有自然灾害中一个给人们人身和财产带来严重损失的灾害，一场规模相对较大的风灾将会造成成百上千人的死亡，数十间房屋发生倒塌，严重影响了人们的正常生活。
在对工程结构进行设计时风荷载是其需要重点思考的因素，在结构设计中具有重要作用。
本文就针对于土木土木工程结构风场实测及新技术的研究情况进行探讨，使更多的人了解当前这两方面的研究情况，促使风场实测工作和结构设计能够获得良好的发展，从而提高我国建筑抗风能力。
关键词：土木工程结构；风场实测；研究进展前言：风场实测工作的开展主要是为了能够充分了解风载荷的作用机理，并且能够作为破坏机理最为直观的材料，有助于对相关理论模型和试验方法确立提供更为真实有效的数据。
社会的快速发展使得人们在新技术上有了更高的需求，这在一定程度上能够大大提高风场实测本身的准确性和所具有的效率。
但是，从当前情况来看，国内外在此方面的研究由于受到种种因素的限制，导致很多方面的研究内容相对较差。
下面笔者就针对风场实测具体的研究情况进行详细阐述。
一、风场实测所具有的重要意义风灾是自然灾害中一种常见的类型，根据相关媒体报道每年由于受到风灾影响将会出现大量的人员死亡和财产损失，为了能够避免风灾所带来的损失，需要加强土木工程结构设计等方面的工作，以此来提高建筑物自身的抗风灾能力。
风洞试验是土木工程抗风进行研究的重要手段和途径，在研究抗风理论上具有积极意义。
通过进行风场实测，能够获得很多重要的相关数据信息，为风洞试验提供所需要的对比数据，以便不断完善风洞试验技术，促使其能够获得更加良好的发展。
根据现场实测，人们已经了解到了近地风本身所具有的特性，这在一定程度上促进了此方面理论的研究。
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土木工程随机风场数值模拟研究的进展
来源：工业洗衣机
风荷载是大跨空间结构、高层和高耸结构、桅式结构、大跨度桥梁等土木工程结构的主要设计荷载之一。
风荷载的确定手段主要有风洞试验、现场实测、数值模拟等。
但前两类风荷载确定手段均较为复杂,且耗时耗资巨大,因而仅仅针对特定的工程结构才进行。
通过数值模拟方法得到的风速时程满足风主要统计特性的任意性,而且比实际记录更具有代表性,因而在实际工程中被广泛使用。
首先简要介绍大气边界层风的特性与风荷载的作用特点,接着重点讨论了土木工程风工程中平稳高斯、非平稳高斯、非高斯随机风场的模拟技术,最后对该领域的进展情况给出了一些展望。
1 风的基本特性1·1风的概述大气边界层内风特性的研究是风工程研究的基础。
大气边界层是指受地球表面磨擦力影响的大气层,大气边界层的高度随气象条件、地形和地面粗糙度的不同而有差异,大致是在离地面400 m~1 000 m的范围。
大气边界层内的风是大气层中空气相对地球表面的运动,一种随机的湍流流动。
它的形成主要是由于大气层吸收地球表面辐射热导致空气温度、密度、湿度不均匀,从而在大气层中形成压差,引起空气流动。
长期以来,人们对它进行了大量的研究工作,期望能用一个理论模型来准确描述,但未能实现。
目前仅对100m 高度以下的地表层的风特性比较了解,将风特性分为平均风特性和脉动风特性来进行研究。
风速观测记录表明:在较平阔的地形中,风场中某一点的风速可以分为风场内大气流动的平均速度和在此点的紊流速度(脉动风速)两个部分。
前者是宏观上大
气整体运动形成的,方向一般为水平纵向,大小只与高度有关;后者是局部的紊流运动形成的,由于紊流的随机性,风场中各点的脉动风速各不相同。
因此,可以对平均速度和脉动速度分别进行计算,再迭加得到总的风速。
在笛卡尔坐标系下,三维风场中任一点的风速可以表示为:U =U(z) +u(x,y,z, t)v =v(x,y,z, t)w =w(x,y,z, t)(1)式中:x轴为横向,即风的主流方向;y轴为纵向,与风的主流方向垂直;z轴为竖向,亦与风的主流方向垂直;U(z)为主流方向的平均风速;u(x,y,z, t)、v(x,y,z, t)、w(x,y,z, t)为脉动风速在三个方向上的投影,大小随时间变化; t表示时间。
由于自然风在x、y、z三个方向上的脉动分量间的相关性较弱,且目前对三个脉动分量之间的相关关系缺乏卓有成效的研究,实际应用中通常不考虑风速在x、y、z三个方向之间的相关性,而仅考虑风速在空间上的相关性,从而在理论上将三维相关的风场简化为三个方向上独立的一维风速场,亦即将三维相关的多变量随机过程简化为三个独立的一维多变量随机过程。
1·2平均风特性平均风特性包括平均风速、平均风向、风速廓线和风频曲线。
大气流动平均风速受天气变化的影响比较大,在不考虑剧烈的天气变化(台风)情况下,根据每10 min间隔的大气流动速度的平均值来计算。
平均风速沿着高度变化的规律即风速廓线是表征风特性的最重要指标之一。
风速廓线可以用对数律或指数律表示:
UUs=zzsα或UUs=ln(z/z0)ln(zs/z0)(2)其中:Us为标准高度zs处平均风速;α为地面粗糙度系数;z0为地面粗糙度。
对数形式对于近地面的下部摩擦层较适合,可以很好地表达高度较低(离地100 m以下)大气层的强风轮廓。
指数形式在地面
粗糙度影响较弱的上部摩擦层是较适合的,对于高耸建筑物通常用指数律表示。
当用指数律表示时,风速廓线指数与地面粗糙度有关。
我国规范中将地面粗糙度分为三类,国际ISO规范中分为四类,欧洲和日本规范中分为五类。
因此,如何对地面粗糙度进行分类,合理选取风速廓线指数值尚有待进一步研究。
另外,在工程结构设计时,如何确定设计最大风速,即根据重现期内年平均最大风速的分布规律用概率分布函数求得最大风速。
目前,各个规范规定的重现期不尽相同,如何根据不同的工程结构,选取不同的重现期和合理确定设计最大风速,并考虑其风向概率将直接影响工程结构的安全性和经济性,为此必须要有长年的气象记录。
1.3 脉动风特性脉动风特性包括脉动风速、脉动系数、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,是大气边界层内风特性研究的重点。
脉动风在时间和空间上都具有随机性,必须用概率统计方法描述。
大量实测结果表明,在一般情况下,如仅针对随机荷载在结构上的大面积整体响应,脉动风速可作为高斯平稳随机过程处理即它的统计特性不依赖于时间原点的选择处处相等,且风速谱服从正态分布(高斯特性)。
在这些假设条件下,可将风速看成是在连续频率范围内简谐振动的迭加。
严格意义上,在气象条件及地表环境等影响下,自然风可能出现瞬时风速突变现象表现出非平稳性,尤其在一次强风过程的初始阶段或台风过程表现出较强的非平稳性,而且实测资料也反应出风荷载的非高斯特征,在分离流作用的一些重要区域(如建筑物屋盖边缘、屋面转角等),风荷载显示出强烈的非高斯随机特征。
另外,以风谱而言,目前国际上通用的是Davenport谱、Harris谱和Kaimal 谱等,它们是属于中性大气稳定度下的功率谱,其谱峰及峰值频
率不尽相同。
北京大学在虎门桥址现场对台风的风谱测量结果表明,与通用的风谱比较,低频成分明显偏高。
2 风速谱风速模拟之前必须确定其概率分布及功率谱密度。
国内外学者根据Kolmogrove理论对现有的强风记录进行分析后直接得到相关曲线,然后通过曲线拟合求得相关函数的具体表达式,并将强风记录通过超低频滤波器直接得到谱曲线,对谱曲线进行拟合求出谱密度表达式,发表了各种脉动风速谱公式。