高等结构风工程PDF电子书下载

第1章 强风及其特性 1

1.1 简介 1

1.2 强风和流体力学 1

1.2.1 强风气候 1

1.2.2 强风流体动力学 2

1.3 风速的统计描述 4

1.3.1 平均风速 5

1.3.2 风速波动 9

1.4 地形影响 16

参考文献 18

第2章 设计风速的估计 19

2.1 简介 19

2.1.1 术语 19

2.1.2 基本可靠性要求 20

2.2 数据基础 21

2.2.1 国家气象局提供的基本信息 21

2.2.2 质量控制和修正 22

2.2.3 母体分布 23

2.2.4 极值总体抽样 24

2.3 基本统计 27

2.3.1 组合规则 27

2.3.2 广义极值分布 27

2.3.3 广义帕雷托分布 29

2.3.4 概率分布的描述参数的识别 29

2.3.5 被识别参数的统计稳定性 33

2.4 设计风速的最佳估计 34

2.4.1 基本方法 34

2.4.2 应用举例 35

2.5 方向性 37

2.5.1 简介 37

2.5.2 每次风暴的最大风速 38

2.5.3 风暴持续时间和额外风暴小时数的相对强度 39

2.5.4 额外风暴小时中的方向变化 40

参考文献 41

第3章 钝体空气动力学 43

3.1 简介 43

3.2 阻力和升力 43

3.2.1 阻力 43

3.2.2 流动分离 45

3.3 钝体上的压力 47

3.3.1 流过流线形体的平稳流 47

3.3.2 流过流线形体的平稳均匀流 47

3.3.3 湍流，三维钝体 48

3.4 雷诺数对钝体力和压力分布的影响 50

3.5 湍流对钝体力的影响 53

3.5.1 湍流对阻力的影响 54

3.5.2 湍流对升力的影响 55

3.6 圆角半径的影响 56

3.7 顺风和横风激励以及涡旋脱落 57

3.8 澳大利亚和新西兰风荷载标准AS/NZS 1170.2 怎样处理钝体空气动力学 59

3.9 小结 60

参考文献 61

第4章 大跨桥梁空气动力学 62

4.1 简介 62

4.1.1 第一个转折点：平均风荷载 62

4.1.2 第二个转折点：阵风荷载 63

4.1.3 第三个转折点：动态风荷载 63

4.2 气动力公式 65

4.2.1 静力分量 65

4.2.2 准平稳空气动力学 65

4.2.3 非平稳空气动力系数 67

4.2.4 瞬态力 68

4.3 气动不稳定性 69

4.3.1 气动不稳定性的概念 69

4.3.2 翼面颤振的二维条带理论 69

4.3.3 颤振理论的应用 70

4.3.4 非平稳升力的实验 71

4.3.5 三维颤振分析 72

4.3.6 驰振 74

4.3.7 扭转颤振 76

4.4 抖振分析 76

4.4.1 随机振动分析 76

4.4.2 在单自由度系统的应用 78

4.4.3 在阻力激励下的水平线状结构 79

4.4.4 在升力激励下的水平线状结构 80

4.5 涡激振动 81

4.5.1 涡旋脱落的概念 81

4.5.2 数学公式 81

4.5.3 桥面板的涡激振动 82

参考文献 84

第5章 结构的风致振动：主要针对高层建筑的空气动力学 86

5.1 简介 86

5.2 建筑和结构的顺风向激励和响应 87

5.2.1 钝体上的脉动阻力 88

5.2.2 阵风响应系数 89

5.2.3 气动阻尼 91

5.3 建筑和结构的横风激励和响应 93

5.3.1 入射湍流导致的激励 93

5.3.2 尾流激励 94

5.3.3 横风运动导致的激励 96

5.4 其他脉动力和响应现象 99

5.4.1 扭转振动 99

5.4.2 涡旋脱落引起的顺风和椭圆振动 99

5.5 高层建筑的风致干扰激励 100

5.5.1 高层建筑在干扰激励下的顺风和横风响应 101

5.5.2 高层建筑干扰激励下的扭转响应 102

5.5.3 设计要素 102

5.6 减少建筑和结构的风致响应的空气动力措施 104

5.6.1 建筑形状的空气动力修正对高层建筑风致响应的影响 104

5.6.2 开洞和底部排气的优点 105

5.6.3 建筑物顶部、锥度、扭曲、逆流和其他组合建筑形状的影响 105

5.6.4 设计要素 105

5.7 小结 106

致谢 107

参考文献 107

第6章 评估结构在风激励下顺风向响应的阵风系数法 110

6.1 时域内点状结构的风作用 110

6.2 频域内点状结构的风作用 111

6.3 气动导纳 112

6.4 单自由度（SDF）系统的动力响应综述 112

6.5 位移谱 116

6.6 位移谱积分 117

6.7 峰值响应的估算 118

6.8 顺风向加速度估算 120

6.9 小结 121

致谢 121

参考文献 121

第7章 建筑组件和覆盖层上的风荷载 122

7.1 简介 122

7.2 建筑物上的风荷载 124

7.2.1 建筑物的空间变化和几何形状对压力的影响 125

7.2.2 风荷载的时间变化 127

7.2.3 内部压力和压力均衡 128

7.2.4 设计风荷载的确定 130

7.3 组件和覆盖层系统对风荷载的响应 130

7.3.1 从属面积和荷载分配 131

7.3.2 低循环疲劳 131

7.3.3 静疲劳和玻璃 132

7.4 建筑物组件和覆盖层的测试方法 133

7.5 小结 134

参考文献 135

第8章 水平风致飞射物及其碰撞试验 137

8.1 简介 137

8.2 之前已出版的研究 137

8.3 飞射物碰撞和碰撞测试标准 138

8.4 飞射物类型和运动方程 139

8.4.1 一般的飞射物类型 139

8.4.2 运动方程 139

8.4.3 无量纲形式 141

8.4.4 早期轨迹解 141

8.4.5 数值解 142

8.5 实验和数值研究 142

8.5.1 块状飞射物的轨迹 143

8.5.2 杆状飞射物的轨迹 145

8.5.3 片状飞射物的轨迹 146

8.6 应用 147

8.7 讨论 149

致谢 149

参考文献 149

第9章 风荷载规范和标准的理解：规定背后的基本原理 151

9.1 简介 151

9.2 风速 152

9.2.1 地貌 153

9.2.2 风速和湍流模型 157

9.2.3 地形影响 165

9.2.4 风气候 165

9.3 风压系数 167

9.3.1 面积平均压力 168

9.3.2 规范化过程中的折减系数 171

9.3.3 低层建筑中的附加风荷载 172

9.3.4 低层建筑中屋顶形状和几何的影响 174

9.4 内部压力 175

9.5 数据库辅助设计（DAD） 177

9.6 风荷载的计算估计 177

9.6.1 计算机辅助风工程 178

9.7 结论和小结 180

致谢 180

参考文献 181

第10章 风效应的数值模拟 185

10.1 简介 185

10.2 基于波叠加（谱）的方案 186

10.2.1 谱方法 186

10.3 基于数字滤波（时间序列方法）的方案 190

10.3.1 参数时间序列方法 190

10.3.2 状态空间模型 191

10.4 入流条件的模拟 193

10.5 非稳态／非均匀过程 194

10.6 非高斯模拟 199

10.6.1 基于谱表示法的方案 199

10.6.2 有记忆的变换方案 203

10.6.3 相位调整 204

10.7 条件模拟 204

10.7.1 非高斯过程 207

10.7.2 非平稳过程 207

10.8 计算建模工具 210

10.8.1 适当的正交分解 210

10.8.2 时间-频率表达和系统识别 210

10.9 小结 212

致谢 212

参考文献 213

第11章 CFD在结构风工程中的应用 219

11.1 简介 219

11.2 CFD基础 220

11.2.1 控制方程的特征 220

11.2.2 差分格式 222

11.2.3 湍流模型 223

11.2.4 入流湍流 225

11.2.5 数值细节 225

11.2.6 验证 226

11.3 地形绕流的计算实例 227

11.3.1 数值细节 228

11.3.2 入流湍流 229

11.3.3 小结及讨论 230

参考文献 234

第12章 风致建筑运动的人类感知度和忍受度 236

12.1 简介 236

12.2 人对运动的感知和对风致建筑运动的忍耐阈值 237

12.3 风激励下高层建筑居住者的舒适适用性评价 241

12.4 使用运动模拟器进行居住者舒适测试 244

12.5 晕动病因学：两个理论 245

12.6 小结 246

致谢 247

参考文献 247

第13章 建筑物的阻尼和估算技术 251

13.1 简介 251

13.2 建筑物阻尼的物理成因 252

13.3 建筑动态属性的振幅依赖 253

13.3.1 总体趋势 253

13.3.2 高振幅水平的阻尼比 254

13.3.3 临界顶端位移比 256

13.3.4 高振幅水平下阻尼的降低 256

13.4 阻尼数据库和设计值的建议 257

13.4.1 基于日本阻尼数据库的建筑动态属性 257

13.4.2 基于日本阻尼数据库提出的固有频率 259

13.4.3 阻尼预测 260

13.4.4 固有频率和阻尼系数设计建议值 261

13.5 阻尼估算技术 262

13.5.1 估算结果的质量 262

13.5.2 阻尼评估技术 264

13.5.3 阻尼评估的注意事项 265

13.5.4 RD技术和MRD技术 267

13.5.5 FDD 268

13.6 MRD技术和FDD技术的实际应用 268

13.6.1 MRD技术和FDD技术在高大烟囱中的应用 268

13.6.2 MRD技术和FDD技术在15层办公楼的应用 271

参考文献 273

第14章 结构风致响应的控制 275

14.1 简介 275

14.2 气动／气弹形状裁剪 276

14.3 减少运动的装置：概论和分类原则 280

14.3.1 简介 280

14.3.2 为减少运动而进行结构特性的处理 280

14.3.3 分类和基本原理 281

14.4 减少运动的装置主要分类的回顾 284

14.4.1 惯性阻尼器 284

14.4.2 黏滞液体阻尼器 288

14.4.3 黏弹性阻尼器 290

14.4.4 摩擦阻尼器 290

14.4.5 变刚度设备 291

14.4.6 可变气动装置 291

14.4.7 分布式执行系统 292

14.5 目前的发展趋势 293

致谢 296

参考文献 296