土木结构抗风研究进展及基础科学问题
建筑结构设计中的抗风性能研究与优化
建筑结构设计中的抗风性能研究与优化随着城市化进程的不断加速，高楼大厦成为现代城市的重要标志与特色，但同时也面临着自然灾害带来的挑战，尤其是抗风性能的要求。
建筑结构设计中的抗风性能研究与优化，成为了工程师们需要解决的重要问题。
一、抗风性能的重要性建筑结构在受到强风的作用下常常会产生振动现象，如果结构刚性不足或者设计不合理，很容易导致结构破坏，甚至发生倒塌事故。
因此，抗风性能的研究与优化对于确保建筑安全和人员生命财产安全具有至关重要的意义。
二、风荷载的评估与计算抗风性能的研究和优化首先需要进行风荷载的评估与计算。
通常采用的方法有：国家标准规定的静风和动风荷载计算方法，还有一些国际上通用的风洞试验与计算方法。
这些方法可以根据建筑的性质和地理环境的风速特性，对风荷载进行准确的评估与计算。
三、抗风结构设计与优化在风荷载计算的基础上，需要进行抗风结构的设计与优化。
抗风结构的设计包括选择合适的材料和结构形式，并确定适当的结构刚度与强度。
优化设计则是通过计算机模拟和试验验证，对结构的参数进行调整和优化，以提高抗风性能。
常见的优化方法有：增大结构的刚度和强度，采用减震和承载体控制等。
四、影响抗风性能的因素抗风性能的优化与研究受到许多因素的影响，包括：结构形式、几何形态和尺寸、材料力学性能、结构连接方式、地基土的承载能力等。
工程师需综合考虑这些因素，进行系统的计算和分析。
五、国内外抗风技术与经验借鉴在建筑结构设计中，可以借鉴国内外的抗风技术与经验。
例如，日本在地震频繁的环境下，建筑结构的抗震与抗风技术相对成熟，可以从其经验中汲取灵感；美国则在抗风方面积累了丰富的研究成果，将其应用到建筑结构中，提高了抗风能力。
六、未来展望随着科技的不断进步，建筑结构设计中的抗风性能研究与优化也将取得更多的突破。
未来可能会涌现更多针对不同地理环境和建筑形式的抗风技术，同时应用新材料和新工艺，提高抗风能力，并且结构设计中的可持续性和环境友好性也将得到更多关注。
结构抗风性能的数值模拟研究
结构抗风性能的数值模拟研究风是自然界中一种常见的力量，对于建筑物、桥梁、高塔等结构来说，风的作用可能会带来严重的影响。
为了确保这些结构在风荷载作用下的安全性和稳定性，对结构抗风性能的研究至关重要。
数值模拟作为一种有效的研究手段，在结构抗风性能评估中发挥着越来越重要的作用。
在实际情况中，风对结构的作用是复杂多变的。
风速、风向、风的湍流特性等因素都会影响结构所受到的风荷载。
传统的风洞试验虽然能够提供较为准确的结果，但存在成本高、周期长、试验条件受限等问题。
而数值模拟方法则可以在一定程度上克服这些不足，通过建立数学模型和运用计算机求解，快速获得结构在不同风况下的响应。
进行结构抗风性能的数值模拟，首先需要建立合理的数学模型。
这包括对风场的模拟和对结构的建模。
对于风场，通常采用湍流模型来描述风的流动特性。
常见的湍流模型有雷诺平均 NavierStokes 方程（RANS）模型、大涡模拟（LES）模型等。
RANS 模型计算效率较高，但对于复杂的湍流流动可能精度不足；LES 模型能够更准确地捕捉湍流的细节，但计算成本也相对较高。
在实际应用中，需要根据具体问题的特点和计算资源选择合适的湍流模型。
对结构的建模则需要考虑结构的几何形状、材料特性、连接方式等因素。
在数值模拟中，可以将结构简化为梁、板、壳等单元组成的有限元模型。
通过赋予单元相应的材料属性和边界条件，来模拟结构的力学行为。
在确定了数学模型之后，还需要选择合适的数值求解方法。
常见的求解方法有有限差分法、有限元法和有限体积法等。
这些方法各有优缺点，例如有限元法适用于复杂几何形状的结构，但计算量较大；有限体积法在处理流体流动问题时具有较高的精度。
在进行数值模拟时，边界条件的设置也非常关键。
对于风场，需要确定入口风速、出口压力、壁面条件等。
对于结构，需要设置约束条件和加载方式。
例如，对于建筑物，可能需要考虑底部固定约束和顶部的风荷载分布。
为了验证数值模拟结果的准确性，通常需要将其与风洞试验结果或实际观测数据进行对比。
建筑结构的抗风设计与控制
建筑结构的抗风设计与控制随着现代建筑技术的不断发展，抗风设计与控制对于建筑结构的安全和可持续发展至关重要。
本文将探讨建筑结构的抗风设计原理、措施与方法，并分析其对建筑的影响和作用。
1. 抗风设计的重要性建筑结构的抗风设计是指在建筑物的设计与施工过程中，考虑到气象条件和气候特点，采取相应的措施和设计原则，使建筑物能够抵御风力的作用，确保其在长期使用中的稳定性和安全性。
抗风设计对于建筑结构来说至关重要，不仅直接关系到人民的生命财产安全，还关系到建筑物的使用寿命和经济效益。
2. 抗风设计原理抗风设计的基本原理是通过减小风力对建筑物的影响，降低风力对建筑物结构的作用，增强建筑物的抵抗力和稳定性。
其主要原理包括：2.1 稳定原理：通过设计合理的结构形式、选择适当的材料和构造，使建筑具有足够的抗倾覆和抗倒塌能力。
2.2 减小风力影响原理：通过合理的立面设计、减小建筑物与风的迎角、设置遮挡物等方法，降低风力对建筑物的作用。
2.3 控制风振原理：通过合理选择阻尼系统、增加刚度和强度，控制风振的产生和传递，保证建筑物结构在风载荷作用下的稳定性。
3. 抗风设计的措施与方法为了实现建筑结构的良好抗风性能，需要采取一系列的措施与方法。
以下是一些常见的措施与方法：3.1 合理的建筑形态设计：选择具有较小风力影响的建筑形态，如流线型、圆形、卵形等，并避免棱角过多的设计。
3.2 优化构造设计：通过合理的结构配置和布置，提高结构的稳定性和抗风性能。
例如增加立杆、加强柱子和梁的抗风刚度。
3.3 选择合适的材料：选用具有良好抗风性能的材料，例如高强度混凝土、结构钢等。
3.4 设置风挡和遮阳装置：在建筑物的外立面或周边设置适当的风挡和遮阳装置，减小风力对建筑物的直接作用。
3.5 增加阻尼措施：在建筑物结构中增加适当的阻尼系统，如阻尼器、减震墩等，以减小风振效应。
4. 抗风设计对建筑的影响与作用抗风设计不仅可以提高建筑结构的抗风能力，还可以对建筑物的整体性能和舒适度产生积极影响。
中国桥梁结构抗风研究进展
中国桥梁结构抗风研究进展摘要：随着科学技术的发展，随着桥梁设计和施工水平的不断提高，桥梁的跨度也在不断增加，现代桥梁的跨度纪录不断被刷新。
进入21世纪后，桥梁跨度将突破2000米，甚至可能达到5000米。
而在桥梁跨度增加的同时，结构免不了采取措施减轻自重，也使得桥梁结构对于风的作用更加敏感，风也成为了桥梁设计中不可避免的问题，因此桥梁结构的抗风研究也愈来愈被人们重视。
本文将对中国桥梁结构抗风研究的现状与进展做出简要概述。
1.引言21世纪中国的桥梁工程取得了巨大的成就。
2008年6月30日，世界第一大跨径斜拉桥——苏通长江大桥正式通车；2008年5月1日，世界第一跨海大桥——杭州湾大桥正式通车；2003年6月28日，世界第一钢拱桥——上海卢浦大桥正式通车；2007年10月29日，世界第一座公路轻轨两用桥——重庆菜园坝长江大桥正式通车；2003年8月29日，世界上最大的跨径V撑梁式大桥——广州琶洲大桥正式通车……而不论是世界第一大跨径的斜拉桥亦或是世界第一跨海大桥，风力作用都是一个很严峻的问题，也是不可不考虑的因素，这就对我国的桥梁抗风研究有了很大的要求，而为了建成更长的桥、更稳固的桥，也要求桥梁的抗风研究取得更大的进展。
2.中国桥梁结构抗风研究进展2.1概述风对桥梁结构的作用机理十分复杂,是一种时间、空间变化的作用。
它受到风的特性、结构的动力特性和风与结构的相互作用三方面的制约。
2.2静力作用对桥梁的影响如结构刚度较大因而几乎不振动,或结构虽有轻微振动。
但不显著影响气流经过桥梁的绕流形态,因而不影响气流对桥梁的作用力,则风对桥梁的作用可近似地看作为一种静力荷载。
桥梁在风的静力作用下有可能发生强度、刚度和稳定性问题。
对于强度和刚度问题,如现行桥规中所规定的那样,主要需考虑桥梁在侧向风载作用下的应力和变形。
另外，对于静升力较大的情况,也需要考虑竖向升力对结构的作用。
对于柔性较大的特大跨度桥梁，则还需要考虑侧向风荷载作用下王梁整体的横向屈曲,其发生机制类似于桥梁的侧向整体失稳问题及在静力扭转力矩作用下主梁扭转引起的附加转角所产生的气动力距增量超过结构抗力矩时出现的扭转失稳问题。
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
土木工程结构设计问题研究
土木工程结构设计问题研究1. 引言1.1 研究背景土木工程结构设计是土木工程领域的重要研究方向之一。
随着社会经济的不断发展和城市化进程的加快，土木工程结构设计的质量将直接影响到建筑物的安全性、稳定性和使用寿命。
对土木工程结构设计的研究不仅具有重要的理论意义，更具有现实意义。
土木工程结构设计的研究背景主要包括以下几个方面：随着技术的不断进步和社会的快速发展，土木工程结构设计的要求也越来越高。
传统的土木工程结构设计方法已经不能满足复杂建筑物的需求，因此需要不断探索创新的设计理念和方法。
土木工程结构设计在日常生活和生产中扮演着重要角色，任何一处设计失误都可能导致灾难性的后果，因此必须加强对其设计过程和关键环节的研究。
随着人们对建筑环境质量和安全性要求的提高，土木工程结构设计的研究已经成为现代建筑领域的热点问题之一。
土木工程结构设计的研究背景极为广泛且具有重要意义，对该领域的深入了解和探讨将有助于推动土木工程结构设计的不断发展和完善。
1.2 研究意义土木工程结构设计问题是当前土木工程领域的重要研究课题。
研究土木工程结构设计问题的意义主要体现在以下几个方面：土木工程结构设计的合理性直接关系到工程的安全性和可靠性。
通过研究结构设计问题，可以有效地提高工程结构的抗震性、抗风性等性能，保障工程在面临自然灾害等情况下的稳定性和安全性。
土木工程结构设计的优化可以有效减少工程材料的使用量，提高工程的经济性和环保性。
通过研究结构设计问题，可以实现材料的合理利用，减少浪费，降低工程成本，同时减少对环境的破坏。
土木工程结构设计问题的研究还可以促进工程技术的进步和创新。
通过对结构设计问题的深入探讨，可以不断寻求更加先进的设计方法和技术，推动土木工程行业的发展。
研究土木工程结构设计问题具有重要的理论价值和实践意义，对提高工程质量、降低成本、保护环境等方面都有着积极的促进作用。
深入研究土木工程结构设计问题具有非常重要的意义。
2. 正文2.1 土木工程结构设计的基本原则土木工程结构设计的基本原则是在工程结构设计的过程中，必须遵循一系列原则来确保结构的安全、稳定和经济。
土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验
土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验桥梁是人类工程建设中重要的交通基础设施之一，承载着行车和行人的负荷。
然而，桥梁在面临自然风力时容易受到影响，因此，桥梁抗风设计成为土木工程中的一个重要研究课题。
为了确保桥梁的结构安全稳定，需要进行风洞试验以获得准确的数据和参数。
本文将介绍土木工程中的桥梁抗风设计与风洞试验的过程和方法。
1. 风力荷载分析在设计桥梁抗风的过程中，首先需要进行风力荷载分析。
风力荷载与桥梁的形状、横截面积、高度、桥墩和桥塔的形式等因素有关。
根据风力荷载的计算公式，可以确定桥梁所承受的最大风速和风力矩。
这些数据对于桥梁的设计和结构稳定性至关重要。
2. 桥梁结构设计根据风力荷载的分析结果，工程师需要进行桥梁的结构设计。
这包括选择合适的材料、确定桥梁的几何形状和尺寸，以及考虑桥墩和桥塔的位置和形式。
通过合理的结构设计，可以提高桥梁的抗风能力和稳定性，确保桥梁在强风条件下不发生变形和破坏。
3. 风洞试验风洞试验是桥梁抗风设计中不可或缺的一部分。
通过在风洞中模拟真实的风场环境，可以获取桥梁在不同风速下的响应和振动情况。
这些数据对于验证结构设计的准确性和完整性非常重要。
在风洞试验中，可以测量桥梁的振动频率、应力分布和位移情况，从而评估桥梁的抗风能力和结构稳定性。
4. 风洞试验的步骤风洞试验的步骤包括模型制造、模型安装、风洞试验和数据分析。
首先，根据实际桥梁的设计参数，制造一个比例缩小的桥梁模型。
然后，在风洞中安装模型，并确保模型的稳定性和安全性。
接下来，通过风机产生一定的风速，在模型前方产生风场。
同时，使用传感器和测量仪器记录桥梁的振动和位移情况。
最后，将获得的数据进行分析和比对，评估桥梁的抗风能力和结构稳定性。
5. 风洞试验的优势相比于其他测试方法，风洞试验具有以下优势：- 可以模拟不同风速、不同风向和不同风场条件，准确地测量桥梁的响应情况。
- 可以对桥梁的各个部位进行针对性测试，提供全面的数据支持。
土木工程学科进展及研究方法
土木工程学科进展及研究方法土木工程学科是工程学科中的一项重要学科，它研究与建筑、结构、道路、桥梁、隧道、水利等有关的工程问题。
随着社会的发展和科技的进步，土木工程学科也在不断进步和发展，涌现出许多新的研究方法和技术。
一、土木工程学科的进展近年来，土木工程学科取得了许多重要的进展。
首先，建筑结构材料的研究和应用得到了很大的突破。
新型材料的应用不仅提高了建筑物的强度和耐久性，还减少了资源的消耗和环境的污染。
其次，结构分析和设计方法的改进使得建筑物的结构更加合理和安全。
通过运用现代计算机技术和仿真软件，土木工程师可以更好地预测和分析结构的行为，从而避免潜在的结构问题。
此外，施工技术的创新和发展也为土木工程的实施提供了更多的选择和可能性。
新的施工方法和设备的应用不仅提高了工程的效率，还减少了对人力资源的依赖，降低了工程成本。
二、土木工程学科的研究方法在土木工程学科的研究中，有许多常用的研究方法。
首先，实地调查是土木工程研究的基础。
通过对工程现场的实地考察和勘测，研究人员可以获取大量的实验数据和现场情况，为后续的分析和设计提供基础。
其次，实验室试验是土木工程研究的重要手段。
通过设计和进行各种实验，可以验证理论模型的准确性和可行性，为实际工程提供科学依据。
此外，数值模拟和计算机仿真也是土木工程研究的重要方法。
通过运用计算机软件对结构进行模拟和分析，可以更好地研究结构的行为和性能，为工程设计和施工提供指导。
三、土木工程学科的未来发展随着科技的不断进步，土木工程学科还有许多待解决的问题和挑战。
首先，环境保护和可持续发展已经成为当今社会的重要议题。
在土木工程中，如何利用可再生能源和绿色材料，降低工程的碳排放和环境影响，是一个亟待解决的问题。
其次，城市化进程的不断加快也给土木工程带来了新的挑战。
如何在有限的土地资源上建设更高、更大、更安全的建筑物，是土木工程师需要思考和解决的问题。
此外，自然灾害的频发也给土木工程提出了更高的要求。
土木工程建筑结构中存在的问题及对策
土木工程建筑结构中存在的问题及对策摘要：建筑工程在我国社会和经济发展过程中扮演着重要角色，而土木工程是建筑施工中重要的施工环节。
在土木工程施工过程中，建筑结构一旦出现问题，那么工程质量及安全就失去了保障，所造成的经济损失和人员伤亡难以估量。
高质量的建筑结构设计方案为土木工程各环节安全有序地进行提供了保障，同时也能促进施工效率、提升工程质量，防止因建筑结构问题而导致的质量和安全问题，为促进土木工程建筑行业又好又快的发展奠定了基础。
基于此，本文章对土木工程建筑结构中存在的问题及对策进行探讨，以供参考。
关键词：土木工程；建筑结构；问题；对策引言在建筑工程项目中，主体结构的重要性不言而喻，一旦建筑工程结构出现问题，不仅会影响其使用功能，而且会造成整个建筑工程项目的居住安全性受损，应该作为关键要点予以把关。
为了确保建筑工程结构得以优化构建，从前期设计环节着手极为必要，只有确保建筑工程结构设计方案较为适宜合理，才能够对于后续施工环节予以规范指导，进而最终确保建筑工程项目结构体系较为可靠，能够提供理想居住环境。
一、土木工程建筑结构设计注意事项建筑结构设计环节不仅要考虑建筑外观的美感，更要考虑到建筑内在的结构布局。
设计人员要结合现代设计理念，用科学的技术手段设计出更加符合现代居住需求的方案。
尤其要重视建筑内部结构图的设计，比如，设计人员要充分结合建筑用途及周围环境进行设计。
为保证建筑结构的安全性能，设计人员还要考虑整个建筑的竖向负荷和横向承载能力，以及建筑结构的消防设计，确保按照有关安全标准设计建筑内的通行路线，尤其是楼梯和电梯设计的位置和数量必须满足火灾发生时能及时疏散人群，保障人们生命财产安全的要求。
还要注意关于建筑用材的规划，通常建筑设计采用的材料包括钢材和钢筋混凝土两种，它们各具优缺点。
考虑到这两种材料各有所长，为了在建筑结构设计中发挥更好的作用，最好的方法是钢筋混凝土和钢结构结合使用，在建筑当中各取所长，相互弥补，以此从整体上取得好的经济效益和功能效应。
风对结构的作用及抗风防护措施
风对结构的作用及抗风防护措施刘宏睿摘要：风灾害是发生频繁的自然灾害．每年会给人类造成重大的生命和财产损失。
工程结构的风灾损失主要形式是结构的开裂、损坏和倒塌。
因此．工程抗风设计计算是工程安全的关键，本文研究了风的特性、风对结构的作用、风设计的主要内容和方法、防风减灾措施。
关键词：风灾；工程结构；抗风设计；防灾措施；一．引言风灾是自然灾害中影响最大的一种。
据有资料显示,从1947～1980年全球十种主要自然灾害中,由台风造成的死亡人数为4919万,占全球自然灾害死亡总人数的41%，比地震造成的死亡人数还多。
1970年11月12～13日袭击孟加拉的一个台风(当地称风暴),死亡人数达30万。
1973年9月14日,7314台风登陆海南岛时风速达60米每秒,使琼海县城夷为废墟。
1992年8月24日安德鲁飓风登陆美国佛罗里达,经济损失高达300亿美元。
2007年10月台风罗莎造成福建省42．91万人受灾，房屋倒塌130间，直接经济损失4.6亿元。
2007年11月孟加拉遭强热带风暴袭击至少1108人死亡，数千人受伤或失踪，数十万人无家可归。
对于工程结构，风灾主要引起结构的开裂、损坏和倒塌，特别是高、细、长的柔性结构。
因此，工程结构的抗风设计是关系到工程安全的重要因素。
本文结合我国有关工程抗风设计的规范，介绍了风对工程结构的作用、抗风设计的主要研究内容和方法和防风减灾措施。
二．风风的形成乃是空气流动的结果，是空气相对于地面的运动。
地球上任何地方都在吸收太阳的热量，但是由于地面每个部位受热的不均匀性，空气的冷暖程度就不一样，于是，暖空气膨胀变轻后上升；冷空气冷却变重后下降，这样冷暖空气便产生流动，形成了风。
1.风形成的原因在气象上，风常指空气的水平运动，并用风向、风速(或风力)来表示。
空气产生运动，主要是由于地球上各纬度所接受的太阳辐射强度不同而形成的。
在赤道和低纬度地区，太阳高度角大，日照时间长，太阳辐射强度强，地面和大气接受的热量多、温度较高；在高纬度地区太阳高度角小，日照时间短，地面和大气接受的热量小，温度低。
桥梁结构的抗风性能研究
桥梁结构的抗风性能研究桥梁是连接两个地块或跨越天然和人造障碍物的重要交通设施，而桥梁的稳定性在面对强风时尤为重要。
因此，研究桥梁结构的抗风性能对于确保桥梁的安全运行具有重要意义。
本文将探讨桥梁结构的抗风性能的研究进展和相关方法。
1. 引言桥梁结构在施工和运行过程中都会面临各种自然力的挑战，其中风力是最常见和重要的一种。
强风对桥梁的冲击力可能会导致结构的破坏，甚至引发事故。
因此，研究桥梁结构的抗风性能具有重要意义。
2. 抗风性能评估方法通过有效的抗风性能评估方法，可以了解桥梁结构在不同风速和风向情况下的表现，从而优化设计和提高结构的抗风能力。
常用的抗风性能评估方法包括风洞试验、数值模拟和实测等。
2.1 风洞试验风洞试验是通过模拟真实的风场环境来评估桥梁结构的抗风性能。
在风洞中，可以对不同尺度的模型进行试验，观察结构的响应和变形情况，以此评估桥梁在不同风速和风向下的表现。
2.2 数值模拟数值模拟是利用计算力学的方法，通过建立数学模型和进行数值计算来评估桥梁结构的抗风性能。
常用的数值模拟方法包括有限元方法、计算流体力学等。
数值模拟可以更加精确地分析桥梁结构在复杂风场下的响应和变形情况。
2.3 实测方法实测方法是通过对已建成的桥梁进行监测和实测，获取结构在实际风场环境下的响应和变形数据，从而评估抗风性能。
常用的实测方法包括加装风速测点、振动传感器等。
3. 影响抗风性能的因素桥梁结构的抗风性能受到多个因素的影响，包括结构形式、桥梁位置、风向、风速等。
3.1 结构形式不同的桥梁结构形式在抗风性能上可能存在差异。
例如，斜拉桥由于具有较大的桥面刚度和侧向刚度，相对于悬索桥和梁桥来说，其抗风能力较强。
3.2 桥梁位置桥梁位置的地理环境也会影响其抗风性能。
例如，在海岸线上的桥梁常常会受到强风和海浪的冲击，对结构的抗风能力提出更高要求。
3.3 风向和风速风向和风速是影响桥梁结构抗风性能的主要因素之一。
风向的改变会导致风荷载的方向也发生变化，而风速的增加会增加风荷载的大小。
大跨度桥梁抗风技术挑战与基础研究
力 ｌ引。 。 ，
随着桥 梁跨 径 的不 断增 大 ， 构 质量 越来 越轻 、 结
结构刚度越来越小 、 结构阻尼越来越低 ， 从而导致了 对 风致 作用 的敏 感性 越来 越 大 。文章 主要 介绍 悬索
［ 作者简 介】 项海帆 （９ ５ ， ， 江杭 州市人 ， １３ 一） 男 浙 中国工程院院士 ， 研究方向为桥梁及结构工程 ； Ｅ—ｍ ｉ ｈｘａｇ ａｌｔｎｊ ｅｕ ｃ ａｌ ｆｉ ＠ｍ ｉ ｏ ｇ ．ｄ ． ｎ ： ｎ ． ｉ８ 中 国 工程 科 学
表 ｌ 世界跨径排 名前十的悬索桥
根 据 润扬 长江 大 桥 结 构参 数 ， 桥梁 动 力 特 性 对
２０ 年建成的润扬长江大桥是中国第二 、 ０５ 世界
第 四大跨 径 悬 索 桥 。该 桥 为 典 型 的 三 跨 简 支 悬 索 桥 ， 径 布 置 为 ５０ ｍ ＋ １４０ Ｉ 跨 １ ９ Ｉ＋ ５０ ｍ， Ｔ １ 如
振演化 规律 、 驱动 机理和控制原理 。 ［ 关键词 ］ 悬 索桥 ； 拉桥 ； 斜 拱桥 ； 颤振 ； 振 ； 抖 涡振 ［ 中图分类号 ］ Ｕ ４ ． ３ ［ ４ ８ ４ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章 编号 ］ １０ ０ ９—１４ （０ １ ０ ００ ７２ ２ １ ）９— ０ ８—１ ４
径上 限约 为 １ ０ 超过 甚至接近这一上 限时 ， ０ｍ， ５ 必须采取措施 改善加劲 梁的抗风 稳定性 ； 千米级 大跨度斜 拉
桥仍具 有足够高的颤振临界风速 ， 其主要抗风 问题是 长拉索 的风 雨振动 ； 大跨 径拱桥 除 了个别 有涡振 问题 之 外， 还没有受到结构抗 风性 能的影响 。文章还提 出了三维桥梁 颤振精确 分析 的全 模态方法 、 意斜风 作用下 任 桥梁抖振频 域分析方法 、 于二阶矩理论 和首 次超 越理论的桥梁 颤振和抖 振可靠 性评价方 法 ， 示 了桥梁颤 基 揭
土木工程专业中的研究内容及拟解决的关键问题
土木工程专业中的研究内容及拟解决的关键问题土木工程专业是一个涉及建筑、结构、地质、环境、水利等多个领域的综合性专业。
在本科毕业设计或研究生阶段，学生通常会围绕以下几个研究内容进行深入研究，以解决实际工程中的关键问题：1. 结构设计优化：研究如何通过结构设计优化，提高建筑结构的承载能力、稳定性和经济性。
这可能涉及到钢结构和混凝土结构的设计，以及抗震、抗风等性能的改进。
2. 施工技术与管理：研究建筑工程的施工技术，包括施工组织设计、施工现场管理、施工质量控制和施工安全管理等，以提高施工效率和工程质量。
3. 工程造价与预算：研究如何准确计算工程成本，制定合理的预算，并控制最终的建筑费用，以确保项目的经济可行性。
4. 地质与地下工程：研究地质条件对工程的影响，包括地基处理、地下空间利用、地质灾害防治等，以确保工程的安全和稳定性。
5. 环境与可持续性：研究如何在建筑工程中融入环境保护和可持续发展的理念，例如绿色建筑、节能减排、水资源管理等。
6. 项目管理与决策：研究项目管理的理论和方法，包括项目规划、组织、执行、监控和收尾等方面，以及如何做出科学的工程决策。
7. 材料科学研究：研究建筑工程中使用的各种材料，包括混凝土、钢材、木材、土工材料等，以及这些材料的性能提升和新型材料的开发。
拟解决的关键问题可能包括：如何提高建筑结构设计的合理性和安全性。
如何通过施工技术创新，提高施工效率和质量。
如何有效控制工程造价，避免超预算。
如何适应复杂多变的地质条件，保障工程稳定性。
如何在大规模建筑工程中实施精细化管理。
如何推广绿色建筑和可持续发展理念，减少环境影响。
如何利用现代信息技术，如BIM（建筑信息模型）、大数据分析等，提升项目管理效率和决策质量。
这些研究和解决的关键问题将有助于提升土木工程专业的教学质量，培养更符合市场需求的高素质工程技术人才，并推动整个行业的创新发展。
混凝土结构的抗风性能与设计方法
混凝土结构的抗风性能与设计方法混凝土结构是现代建筑中常用的一种结构形式，其承载能力与抗风性能成为设计中必须要考虑的因素之一。
本文将探讨混凝土结构的抗风性能和设计方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际工程中。
一、混凝土结构的抗风性能混凝土结构的抗风性能是指结构在风荷载作用下的稳定性和安全性。
其主要表现为结构的整体稳定性、位移控制、震动控制和裂缝限制等方面。
1. 结构的整体稳定性混凝土结构在受到风压力作用下，需要保持整体稳定性，避免出现倾覆、失稳等安全问题。
因此，在设计中需要充分考虑结构的抗倾覆能力和整体稳定性，采取合适的抗倾覆构造或绑扎方法，确保结构能够稳定地抵抗风荷载的作用。
2. 位移控制混凝土结构在受到风荷载的作用下会产生一定的位移，因此需要采取措施进行位移控制。
常见的方式包括增加结构的刚度、采用减震装置、设置悬挂装置等。
这些措施可以有效地减小结构的位移，提高结构的抗风性能。
3. 震动控制由于风荷载引起的结构振动可能导致结构的疲劳破坏和损伤，因此需要采取震动控制措施。
常见的方式包括增加结构的阻尼、采用剪切墙或设备而引起的地震束缚、设置减震系统等。
这些措施有助于减小结构的振动响应，提高结构的抗风性能。
4. 裂缝限制混凝土结构在受到风荷载的作用下可能会出现裂缝，对结构的稳定性和耐久性产生负面影响。
因此，在设计中需要采取措施限制和控制裂缝的产生和扩展。
常见的方式包括增加混凝土覆盖层、使用预应力混凝土、设置裂缝控制构造等。
二、混凝土结构的抗风设计方法混凝土结构的抗风设计方法是根据结构的受力机制、风荷载特点和结构性能要求等因素进行设计的。
下面介绍几种常见的抗风设计方法。
1. 风荷载计算风荷载计算是抗风设计的第一步，需要准确计算出风荷载的大小和分布。
一般采用国家规范或国际标准所提供的计算方法，考虑结构所在的地理位置、高度、形状等因素，计算出最不利的风荷载。
2. 结构受力分析结构受力分析是基于风荷载计算结果，对结构的受力情况进行分析和评估。
土木工程建筑结构设计中的问题与策略 张爱军
土木工程建筑结构设计中的问题与策略张爱军摘要：随着我国的城市化进程不断加快，土木工程也在稳步的发展，而土木工程建筑结构设计是一项系统工程，设计质量在很大程度上影响建筑质量。
近些年以来，在土木工程建筑施工高速发展的过程中，设计质量没有明显提高，却暴露出一些问题，这对土木工程建筑质量构成了负面影响。
为提高建筑结构设计质量，必须认真研究当前土木工程建筑结构设计中存在的问题，并探究解决这些问题的路径。
关键词：土木工程；建筑结构设计；问题；解决引言国内土木工程建筑施工高速发展，而工程的质量直接影响着居民的生命财产安全，受到社会各界的广泛关注。
所以工程参建单位要加强对建筑结构设计的关注度，积极采取新的结构设计技术，并加大对现场施工的管理和监督，保证项目施工的顺利进行，最终全面提升工程建筑结构设计的质量，延长建筑物的使用寿命。
1土木工程建筑结构设计原则1.1完整性在土木工程建筑施工设计中，整个工程的完整性是影响工程施工建设的重要因素，即要求在土木工程施工建设中不能够出现任何施工疏漏和施工缺陷。
在制定土木工程施工设计方案的时候需要相关人员仔细分析各个建筑物的零构件使用情况，并强化对施工薄弱环节的重视，优化整个工程施工结构的设计。
1.2合理性建筑结构设计是影响土木工程结构设计的重要关键，且建筑结构设计也直接影响到整个土木工程的施工成效。
为此，在进行建筑结构设计的时候需要相关人员根据整个工程的施工地质环境、施工工况等来优化施工设计方案，从而更好的发挥出施工设计方案在整个工程施工建设中的指导作用。
1.3高效性在土木工程施工建设中需要相关人员严格按照有关规定来设计施工图纸，具体要求在整个施工图纸设计的过程中需要收集整理各类数据信息，在全面调查研究和分析整理的基础上来制定出科学合理的施工计划，并对施工过程中可能遇到的重难点问题进行分析和解决，从而有效提升整个土木工程施工精准性。
2土木工程结构设计在中存在的问题2.1建筑物沉降问题导致建筑物容易出现沉降的原因有两个，一是地质原因，二是结构原因。
结构风工程发展现状与展望
结构风工程发展现状与展望
张杰
【期刊名称】《建筑与设备》
【年(卷),期】2012(000)002
【摘要】系统总结了国内外结构抗风研究领域的进展．包括风洞试验，风振理论研究，计算风工程理论与实践等．指出了结构抗风研究的发展方向。
【总页数】1页(P52-52)
【作者】张杰
【作者单位】广东省建筑设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.3
【相关文献】
1.结构风工程与抗风研究的现状与展望 [J], 张愉;史庆轩
2.结构风工程的现状和展望 [J], 项海帆
3.钢结构检测技术的发展现状及展望 [J], 方文龙
4.点阵夹芯主动冷却结构发展现状与展望 [J], 袁运飞;廖俊;宋佳文;罗世彬;刘建
5.我国铁路混凝土结构耐久性发展现状与展望 [J], 渠亚男;仲新华;王家赫;李享涛;苏婉玉;谢永江
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土木工程的研究现状及其发展趋势
浅析土木工程的研究现状及其发展趋势摘要：随着社会经济的迅速发展，土木工程作为我国社会主义建设中重要组成部分，也在原有的基础上取得了进步。
随着人们生活水平的提高，传统的土工工程已经无法满足人们的生活需求，在此，本文针对土木工程的现状及其发展趋势，做以下论述。
关键词：土木工程；研究现状；发展趋势在我国工程建筑的过程中，土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术及工程的总称。
在其具体实施的过程中，主要包括两个方面：首先，在人类日常生活中的各类工程设施，如：建筑工程、公路以及隧道等各类开发利用工程。
其次，在工程施工建造中，为其提供相应的设施材料以及施工前的勘察、设计等各项工程活动。
在其形成发展的过程中，经过多年的积累总结，我国在土木工程发展的过程中已经取得了显著的成就。
在此，本文针对土木工程的现状及其今后的发展趋势，做以下简要分析：一．土木工程的发展现状土木工程作为人们日常生活中的重要组成部门，在关系着人们日常生活的同时，还直接关系着国家稳定及社会的发展。
近几年来，随着我国建筑行业的发展，土木工程也在原有的基础上取得了几步。
针对土木工程的发展现状，主要包括以下几个方面：（一）高层建筑随着我国城市化进程的步伐加快，越来越多的高层建筑出现在人们的日常生活中；再加上新材料、新工艺以及新技术的发展，高层建筑在满足人们使用功能的同时，还具备了一定的审美功效。
在高层建筑建设中，除了具备高水平的施工技术外，还需要信息技术的支持与完善，在我国城市的高层建筑中，最具代表的为上海的浦东金茂大厦以及金融中心，这两处高层建筑无论在建筑结构上还是在高度上，都位于世界排名前列，由此可见，我国在高层建筑方面的水平有了极大的进步。
（二）结构设计在当前土木工程设计中，其核心因素在于建筑结构的风荷载及地震荷载能力，尤其是在一些大型建筑设计中，工程的抗风体系受到了极大的关注。
在当前土木工程的结构设计中，其结构设计除了保证工程的稳定、实用外，还应在原有的基础上实现工程的功能性。
建筑设计中的风洞效应与结构抗风性能研究
建筑设计中的风洞效应与结构抗风性能研究随着现代建筑的不断发展和创新，建筑设计中的风洞效应与结构抗风性能研究变得尤为重要。
风洞效应指的是当风穿过建筑物或其周围环境时，产生的气流变化所带来的现象。
这种效应可以导致风力对建筑物产生巨大影响，甚至会引发灾难性后果。
为了保证建筑物的稳定性和安全性，结构抗风性能的研究已成为建筑领域中的一个重要课题。
首先，风洞效应对建筑设计的影响主要体现在风压和风载两个方面。
风压是指风力对建筑物表面产生的压力，会对建筑结构和外立面材料产生影响。
而风载则指的是风力对建筑物整体结构产生的负荷，是评估建筑抗风能力的重要参数。
研究表明，风洞效应会导致风压和风载的分布不均匀，最严重的情况下可能会引发结构的破坏。
因此，建筑设计中需要考虑风洞效应对风压和风载的影响，以确保结构的安全性。
其次，建筑物在设计中需要考虑风洞效应对空气流通性的影响。
风洞效应会导致建筑周围形成气流阻力，使得空气无法自由流通。
这可能会引起局部的低气压区域，增加了建筑物表面的风压，进而增加了风力对建筑产生的负荷。
为了解决这一问题，建筑设计师需要合理安排建筑物的通风系统，确保空气能够畅通无阻。
同时，风洞效应还会对建筑物的声学性能产生影响。
当风力通过建筑物周围的狭窄空间时，会产生噪音和共振效应，进而干扰建筑内部的声音传播和舒适性。
因此，在建筑设计中需要采取一些措施，如合理设计建筑物的形状和采用吸音材料，以降低风洞效应对声学性能的影响。
为了解决以上问题，建筑师和工程师们开展了大量关于风洞效应与结构抗风性能的研究。
其中，风洞试验是最常用的研究方法之一。
通过在实验室中建立模型并模拟真实情况下的风洞效应，研究人员可以获得风压和风载等参数，并评估建筑物的抗风能力。
此外，计算流体力学仿真也成为一种重要的研究手段。
它通过数值模拟的方式，快速模拟和分析风洞效应，为建筑设计提供了便利。
总之，建筑设计中的风洞效应与结构抗风性能研究对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。
土木工程建筑结构设计中的问题与对策分析
土木工程建筑结构设计中的问题与对策分析摘要：土木工程建筑结构设计是工程建设中的核心环节，其质量直接关系到整个项目的顺利实施和运行安全。
随着我国基础设施建设的快速发展，土木工程结构设计在实践中不断积累经验，但仍然存在一定的问题。
本文针对这些问题进行深入分析，并提出相应的解决对策，以期为我国土木工程结构设计提供有益的借鉴。
关键词：土木工程；建筑结构设计；问题；对策1土木工程建筑结构设计中的问题1.1 地基处理与基础设计土木工程建筑结构设计中的一个重要问题是地基处理与基础设计。
地基处理是指对地基进行改良或加固，以满足建筑结构的要求。
在实际工程中，地基的承载能力、沉降性能、地震作用响应等问题经常引起工程质量和安全方面的隐患。
因此，如何对地基进行合理的处理以及基础设计的科学性成为了当前土木工程建筑结构设计中亟待解决的问题。
1.2 结构承载力分析与设计土木工程建筑结构设计中的另一个重要问题是结构承载力分析与设计。
结构承载力是指结构在承受荷载作用下保持稳定的能力，而结构承载力分析与设计的科学性直接关系到土木工程建筑结构的安全性和可靠性。
结构承载力分析中存在的问题主要包括荷载计算不准确、结构构件受力分析不精确、结构体系设计不合理等。
这些问题导致了结构在受到外部荷载作用时出现了受力不均匀、构件变形超过允许范围、结构体系不稳定等现象，进而影响了建筑物的整体结构性能和安全性。
结构设计中的问题主要表现在材料选用不当、构造形式设计不合理、连接节点设计不合理等方面。
这些问题导致了结构在使用过程中出现了材料疲劳、构造形式失稳、连接节点破坏等现象，进而影响了建筑物的整体结构性能和安全性。
2 土木工程建筑结构设计中的对策分析2.1 基础处理技术与案例分析土木工程建筑结构设计中，基础处理技术是至关重要的环节。
在实际工程中，通过对地质条件的认真分析和合理选择基础处理技术，可以有效避免因基础问题导致的建筑结构安全隐患。
基础处理技术的选择不仅需要考虑地基的承载能力、变形性和稳定性，还需要充分考虑周边环境对基础的影响，以及未来可能发生的地质灾害的影响。
风与建筑结构的相互作用研究
风与建筑结构的相互作用研究风是自然界中一种重要的气象要素，它不仅影响着人类的日常生活，也对建筑结构产生着深远的影响。
风对建筑结构的相互作用研究一直是结构工程领域的重要课题。
本文将探讨风与建筑结构之间的相互作用，以及这种相互作用对建筑设计与安全性的影响。
风与建筑结构的相互作用是一种流体-结构耦合问题。
当风经过建筑物表面时，会产生一系列力的作用，包括压力差、摩擦力和涡旋激发力等。
这些力对于建筑结构来说可能是有益的，比如可以提供降温和通风的效果，也可能是有害的，比如会引发振动和损坏。
因此，深入研究风与建筑结构的相互作用对于建筑的设计、施工和维护至关重要。
首先，风对建筑结构的相互作用在建筑设计中起到了重要的指导作用。
建筑师在进行设计时，需要考虑到建筑物所处地理环境的风速、风向和风压等因素。
这些因素直接影响结构的稳定性和建筑物的使用寿命。
根据风场的情况，设计师可以选择适当的建筑形式、横截面积和材料强度等，以保证建筑物能够在风力作用下具备足够的稳定性。
因此，风与建筑结构的相互作用研究为建筑设计提供了可靠的技术支持。
其次，风与建筑结构的相互作用对建筑安全性具有重要影响。
风对建筑物的高层部分产生的风压力在一定程度上会导致结构产生振动。
当风速超过建筑物所能承受的极限时，振动会变得剧烈，从而可能导致结构疲劳和破坏。
因此，在高风区，建筑物的结构设计和风荷载计算尤为重要。
合理的结构设计和风荷载计算，可以保证建筑物在极端气象条件下的整体完整性和稳定性，从而提高建筑的抗风能力和安全性。
另外，风与建筑结构的相互作用还可以应用于建筑物的能量利用和环境控制。
通过结合建筑物和风场的特性，可以设计出利用风能的建筑形式，提高建筑的能效和环境可持续性。
例如，在建筑立面上设置风能利用装置，可以通过风的作用驱动风轮或风力发电机，为建筑供应部分能源。
此外，通过合理设计建筑的通风系统，可以利用风的自然流动来实现室内空气的更新和调节，降低能耗，提高舒适度。
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土木结构抗风研究进展及基础科学问题顾明(同济大学)摘要：风灾是自然灾害的主要灾种之1.近年来,由于全球气候变暖,风灾更加严重,每年造成全球经济损失达数百亿甚至千亿美元.土木工程结构抗风研究是防灾减灾领域中非常重要的学科方向.本文首先简要回顾了结构风工程学科的历史;然后从近地风特性和结构响应实测,风洞试验理论和方法,大型复杂结构风荷载和响应机理及结构抗风性能和设计方法研究,低矮房屋的风荷载及破坏特性和设计,土木结构风荷载和效应的数值模拟及数值风洞,强风暴作用下结构荷载和响应控制,风灾评估方法及评估系统等方面评述了结构风工程学科在近20年中的进展;最后,提出了土木结构风工程学科的关键科学问题与建议的重点研究方向.关键词：土木结构,风工程,历史回顾,学科进展,科学问题1 研究意义风灾是自然灾害的主要灾种之1.据媒体报道,2004年北美的"珍妮","查理"和"伊万"等飓风造成2000多人死亡,直接经济损失约500亿USD;2005年美国"卡特里娜","丽塔"飓风造成逾千人死亡,经济损失高达千亿美元以上.2004年"云娜"台风也造成我国浙江省约180人死亡,直接经济损失200多亿人民币;2005年,至少有8个强台风灾我国东南,华南沿海地区登陆,造成数百人死亡,数十万间房屋倒塌和损坏,直接经济损失数百亿人民币.随着经济的发展和科学技术的进步,近2十年来,国内外建造了大量的重大工程建筑结构.仅在上海陆家嘴地区,已建和拟建的400米以上的结构有4栋,200米以上的超高层建筑有十多栋.计划中的意大利Messina大桥的主跨达3000多米,我国在建的苏通长江大桥是世界第1的斜拉桥,主跨达1088米.我国奥运会及世博会的申办成功,将建造大量的大跨空间结构.此外,发达国家甚至提出了千米高度量级的"空中城市"的概念.强风作用下结构的风荷载和响应是结构安全性和适用性的控制荷载之1.为了降低强风暴灾害所造成的损失,发达国家进1步加大了研究和开发的投入.据悉,美国国会最近通过法案,启动了国家减风灾计划(National Wind Hazards Reduction Program―NWHRP),有关抗风研究和开发(The wind related research and development)的费用由500万美元/年增加至2300万美元/年.日本政府也已启动了COE(Center of Excellence,2003-2007)计划,增大投入,开展相关研究.上世纪60年代,现代风工程研究奠基人A.G. Davenport教授将概率方法用于风特性研究和结构风响应研究(Davenport 1961, 1967),奠定了结构风工程研究的基础.70年代,R.H.Scanlan 教授建立了桥梁颤振和抖振研究方法的框架(Scanlan 1971,1977).基于这些奠基性工作,经过4十多年的努力,结构风工程研究理论研究取得了很大进步,同时解决了大量的工程实际问题,推动了科学进步和社会发展. 风工程是涉及气象学,空气动力学,工程力学,结构工程学和防灾工程学等多门学科的交叉学科.土木结构风工程的主要研究内容包括：近地风特性,建筑钝体空气动力学和气动弹性力学,结构的风荷载和响应及破坏机理,结构风荷载及响应的控制方法,结构抗风设计方法等.主要涉及的工程对象为：大跨空间结构,高层和超高层建筑,高耸结构(电视塔,输电线塔等),大跨桥梁,大型工业结构(大型起重机和工程施工机械等),低矮房屋等.研究的主要方法包括：现场实测,风洞试验,理论分析和数值模拟.2 历史回顾及近期主要进展2.1 近地风特性和结构响应实测现场实测是结构抗风研究中非常重要的基础性和长期性的方向.人们已在这1方面做了大量工作(Simiu 1973;Harris 1968; Owen 1974; Batts, et al. 1980;Xu, et al. 2001).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). 人们还认识到不同机制的强风具有不同的结构.对于土木结构威胁最大的台风,雷暴和龙卷风的平均风剖面和紊流结构均不相同(Holmes, et el. 2001; Kwok, et el. 2001;Letchford, et al. 2002b).雷暴在50~100米即可达到最大风速.美国,澳大利亚等用雷达和塔上的风速仪测量过雷暴的特性(Letchford, et al, 2002b).在所有类型的强风中,龙卷风是威力最大的1种.人们为测量龙卷风发明了多种专门设备,获得了1些认识(Holmes, 2004).特殊地形下的风速分布也是近地风特性研究的1个重要方面.特殊地形主要可划分为：悬崖(1个斜面),山脊(2个斜面),丘陵(多斜面)和山谷.地形的变化将引起风速重分布(Gardner et al., 2003).相关成果反映在1些国家规范中(ASCE Standard 1998; Australia Standard 1989 ) .在测量风特性的同时,人们1直重视实测结构的响应.研究人员在Houston的Fred Hartman 桥,香港青马大桥和日本明石海峡大桥等桥上进行了长期实测(Xu, et al. 2000a; Zhu, et al. 2001;Miyata, et al. 2001).除了大跨桥梁外,还特别关注高耸结构和高层建筑风致响应的测量(Isyumov, et al. 1975; Kwok, et al. 1990, 2000; Lovse, et al. 1995; Xu, et al. 2000, 2001; Li, et al. 1998).此外,美国Texas Tech Univ. 风工程研究中心专门建造了供长期实测的低矮房屋实尺度模型(Levitan, et al. 1991).现场实测结果是掌握结构风荷载作用机理和结构响应及破坏机理的最为直接的资料,也是修正现有试验方法和理论模型的最为权威的依据.尽管人们在强风分布及结构响应的实测方面做了很多努力,但是,由于强风分布特性现场实测的费用大,周期长,难度大,人们对近地风特性的认识还远不清楚.目前国际上常用的几种脉动风速功率谱值(Davenport谱, Kaimal谱和Karman谱等)在某些重要频段内相差很大,甚至以倍计.脉动风速相干函数指数的推荐范围上下限的不同取值(Simiu, et al. 1996)可能造成结构响应计算值的成倍差别.台风的平均风剖面和紊流结构及登陆后的衰减特性如何此外,人们对特殊地形(包括我国西部地区复杂地形)的强风分布特性的理解也还甚浅.风参数的不确定性是影响结构抗风设计精度最重要的因素.2.2 风洞试验理论和方法风洞试验目前是结构抗风研究中最主要的方法.借鉴航空领域的技术和方法,风洞试验在土木工程结构的抗风研究中发挥了巨大的作用.但相比而言,土木工程结构的模型试验和航天航空器的模型试验有很多不同之处.前者外形非常复杂,而后者则相对简单;前者处在高湍流的近地风场中且风场变化类型多,而和后者相关的流动则是低紊流流动;此外,前者尺度大,因而模型缩尺比例小,导致雷诺数模拟的难度比后者更加突出;前者处在低速流动中,不需要考虑流体的压缩性,而后者则需考虑流动的压缩效应,等等.Cermak(1971)和Cook(1973,1977)提出大气边界层模拟的基本方法1致沿用至今.被动模拟方法虽然简单实用,但很难实现高紊流度,特别是大紊流尺度的模拟.为了提高模拟风场的紊流度和紊流尺度,研究人员还提出了主动紊流模拟方法.对特殊风暴(比如雷暴和龙卷风)特性的模拟,目前尚存在不少困难.在风洞中模拟特殊风暴是风工程研究的1个方向(Gast, et al. 2003; Letchford, et al. 2002a).除了风场模拟外,模型和试验设备及试验技术也是风洞试验的重要方面.近年来,试验设备及数据采集和处理系统的发展使得风洞试验在土木结构抗风中有了更广泛的应用.同步多点压力扫描系统(Steckley, et al.1991; Cermak 2003)可获得结构表面定常和非定常风压的时空分布特征;测压管路信号修正方法(Iwrin, et al. 1979)以及气压平均方法(Gumley 1983)保证了测试结果的精度.在结构风荷载描述和预测方面,POD方法(Holmes 1990; Bienkiewicz, et al. 1995) 和人工神经网络(Flood, et al. 1994; English, et al. 1999; Khanduri, et al. 1995) 等方法得到研究和应用.高频底座动态测力天平是近2十多年发展起来的用于高层高耸结构风振研究的主流方法(Cook, 1983).用天平测得的模型基底弯矩本质上是模型的1阶广义风荷载,由此可方便地计算结构的1阶动力响应.针对这1方法基于理想振型假设和忽略气弹效应的不足,已提出了有效的修正方法(Xu, et al. 1993; Zhou, et al. 1999).大跨桥梁是典型的线状结构,2维节段模型的定常和非定常气动力试验及弹簧悬吊节段模型的动力试验是获取桥梁气动力和气动弹性力的主要方法(Scanlan, et al. 1971; Sarkar, et al. 1994; Gu, et al. 2000).强迫振动测力,测压方法和气弹模型测压方法在识别气动弹性耦合效应中显示了作用(陈振清,等2002;Fediw et al. 1995).气动弹性模型风洞试验是直接获取响应或识别风荷载的1种重要方法.理论上来说,气动弹性模型设计必须严格模拟流动特性和结构的动力特性.但由于其制作难度,经常放宽相似条件.需要说明的是,即使对于难以模拟质量相似的轻型结构,也不能放宽质量相似条件.如果放弃质量相似,模型就不是气弹模型而是1种"气动"模型(Holmes 2004).大跨桥梁气动弹性模型主要包括全桥气动弹性模型和拉条模型(Scanlan 1997).高层高耸结构的气动弹性模型主要包括多自由度气弹模型和单自由度气弹模型(Isyumov 1982).前者制作困难,常用于高阶振型参与的高耸结构的风振试验;后者制作相对简单,基本能反映1阶振型为主的高层建筑的动力响应特性,较多应用于高层建筑试验.尽管大跨空间结构的气动弹性模型设计制作更加困难,但她仍是重要大跨空间结构风致振动响应研究的1个重要方法(Holmes 2004).结构风洞试验还存在很多重要的基本问题有待深入研究.风洞中模拟的紊流度难以达到实际值,特别是紊流尺度相似更难以模拟.最为常用的被动方法模拟出的紊流尺度分布只能是上小下大,这和实际情况恰恰相反.在进行常见尺寸风洞中进行复杂地形风场特性试验时,通常受到堵塞率等因素的影响(Kwok, et al. 2001).气弹模型模拟相似律主要适用线弹性范围,而索膜结构的风致响应具有严重的非线性特征――非线性模拟相似律是新出现的重要问题.雷诺数相似更是1个经典的但至今还无法很好解决的问题.此外,在结构风工程研究中目前很少应用流动显示技术来研究荷载及响应机制.2.3 大型复杂结构风荷载和响应机理,结构抗风性能和设计方法40多年来,结构抗风研究的主要集中于大型土木结构的风荷载,响应和设计方法等方面.高层建筑和高耸结构的顺风向荷载和响应机理已基本清楚,基本建立了其顺风向抗风的理论体系(Davenport, 1967, 1993,1995, 1999;Isyumov, 1999),主要成果也反映在多数国家的建筑荷载规范中(ASCE Standard 1998; Australia Standard 1989;AIJ 1993; Canada 1995).但随着建筑高度和柔性的增加及外形的更加个性化,横风向响应逐渐大于顺风向振动,扭转振动问题也更加突出.通过测压和动态天平测力模型的风洞试验,对高层建筑的横风向荷载机制和分布特征有了较为清楚的理解(Kareem,1982;Marukawa, et al. 1992; Melbourne, et al. 1999;Liang, et al. 2002; Gu, et al. 2004),对扭转荷载也有了1定的认识(Katagiri, et al. 1992; Holmes, et al. 2003; Flay, et al. 2003; Liang, et al. 2004).横风向气动阻尼对超高层建筑的横风向响应有较大影响,也是研究人员关注的问题(Marukawa 1996; Quan, et al. 2005).格构式结构外形和结构特性的复杂性决定了风荷载分布和响应特性比1般的高层建筑更为复杂,是结构风工程研究关注的1个重点(Holmes 1994, 1996).气动弹性模型试验是研究高耸格构式结构的风振特性的1个途径(Lou, et al. 2000; 楼文娟,等2000).等效静力风荷载是风工程研究者和结构工程师中的纽带,如何将脉动风荷载和结构振动等效成静力风荷载人们对这1理论进行了长期研究(Davenport 1967, 1993,1995;Kasperski, et al. 1992; Solari 1990; Piccardo, et al. 1998; Zhou, et al. 1999, 2000, 2001),成果已反映在相关国家的规范中.群体高层建筑的干扰效应也是目前建筑结构抗风研究的1个主要内容,过去主要研究两个建筑物中的风荷载和响应的干扰机理和规律(English, et al., 1999; Kwok, 1995; Khanduri, et al., 1998; Taniike, et al., 1988; Huang et al., 2005),最近Xie等(2004,2005)对3个高层建筑中的干扰效应进行了系统研究.此外,围护结构风荷载作用和破坏机理也是建筑结构抗风研究的1个重要方面(Lawson 1976;Dyrbye, et al. 1997,Li, et al. 1999; Schettini, et al. 1998; Kawai, et al. 1996).数十年来,在Scanlan 方法基本框架的基础上,研究人员在桥梁风致振动响应分析的精细化方法方面做了大量研究(Xiang,et al., 2002), 包括颤振和抖振的多模态乃至全模态计算方法(谢霁明,等1985;Scanlan 1990; Jain, et al. 1996;Ge, et al., 2000a);气动导数和气动导纳的识别方法和应用(Scanlan, et al. 1971, 1978; Sarkar, et al. 1994; Cigada, et al. 2002;陈振清, 等2002;Chen, et al., 2002; Gu, et al. 2000, 2004);考虑非线性和紊流效应的响应计算方法(Diana, et al., 1998; Zhang, et al., 2002; Chen, et al. 2003a,2003b);雷诺数效应(Schewe et al. 1998; 李家武,等2004);斜风作用下桥梁的响应(Xu, et al. 2003; Zhu, et al. 2002,2005);概率分析方法(Ostenfeld, et al. 1992;Ge, et al., 2000b)及风振疲劳(Gu, et al. 1999)等等.桥梁风振机理也是研究者关注的重点(Matsumoto, et al., 1995). Matsumoto等从新的视角研究了著名的Tacoma桥的风振机制(Matsumoto, et al. 2003)以及气动措施控制颤振的机制(Matsumoto, et al. 2001).需要说明的是,目前对颤振机理的认识是初步的,尚不能定量指导桥梁颤振性能的研究和分析.斜拉桥拉索的风雨激振是1个严重的工程问题和理论难题(Hikami, et al. 1988; Matsumoto, et al. 1990, 1992, 1995).目前主要通过现场实测和风洞试验(Main, et al. 1999;Matsumoto, et al. 1995;Gu, et al. 2005)和理论分析(Yamaguchi 1990; Gu, et al. 2001;Wilde, et al. 2003)来研究拉索风雨激振的机理,已初步认识到雨水在拉索表面形成的雨线以及雨线在拉索表面的周向震荡是其可能机制(Verwiebe, et al. 1998;Matsumoto, et al. 1995;Gu, et al. 2001).同时,研究人员也在研究拉索风雨激振的控制方法.合适的气动措施可阻断雨线的形成,达到很好的控制效果(Kobayashi, et al. 1995;Gu, et al. 2005).人们还研究了阻尼器控制拉索振动的理论和方法(Xu,et al. 1999;Yu,et al.1999),并在实桥上成功应用(Chen, et al. 2002, 2004).由于形状复杂,大跨空间结构风荷载的时空分布比大跨桥梁,高层和高耸结构复杂很多.刚性模型多点同步测压是研究大跨空间结构风荷载分布的主要方法.目前已明确认识到,准定常假设1般不适用于大跨空间结构的动力风荷载(Holmes 2004;周714496-.doc ( 65.5 K)下载次数118。