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第1章 绪论 1

1.1 风的特性 1

1.1.1 气象特性 1

1.1.2 风的基本概念 1

1.1.3 风强度的表示方法 3

1.1.4 风速与风压关系 5

1.2 土木工程结构风灾 6

1.2.1 台风灾害 6

1.2.2 大风及飓风灾害 7

1.2.3 龙卷风灾害 7

1.2.4 重要结构物风毁典型事例 7

1.3 风对结构的作用及设计要求 9

1.3.1 风对结构的作用 9

1.3.2 抗风设计 9

1.3.3 抗风设计要求 11

思考与练习 13

第2章 结构上的静力风 14

2.1 基本风速和基本风压 15

2.1.1 基本风速 15

2.1.2 基本风压 20

2.2 结构上的静力风荷载 28

思考与练习 34

第3章 结构上的脉动风 36

3.1 概述 36

3.2 随机振动中的几个基本概念 36

3.2.1 随机过程的概念 36

3.2.2 随机过程的类型 37

3.2.3 相关系数和相关函数 39

3.2.4 谱密度函数 41

3.3 单自由度线性体系的随机振动 42

3.4 多自由度线性体系的随机振动 45

3.5 脉动风及结构响应 47

3.5.1 脉动风的概率分布 47

3.5.2 脉动风速功率谱函数 48

3.5.3 脉动风压功率谱函数 49

3.5.4 紊流度和脉动系数 50

3.5.5 脉动风频域空间的相关性 51

3.5.6 结构顺风向的风振响应 52

3.5.7 结构横风向的风振响应 58

3.5.8 风力作用下结构的总响应 64

3.5.9 风力下空气动力失稳 64

3.5.10 横风向弯曲驰振 65

思考与练习 67

第4章 高层建筑结构抗风设计 68

4.1 高层建筑的动力特性 68

4.1.1 高层建筑的振型和频率 68

4.1.2 高层建筑自振周期的经验公式 70

4.2 高层建筑的顺风向响应 70

4.2.1 高层建筑顺风向静力位移计算 70

4.2.2 高层建筑顺风向动力响应与风振系数 72

4.3 高层建筑的横风向响应 76

4.4 高层建筑的扭转风振响应 80

4.5 高层建筑风载下的舒适度验算 81

思考与练习 84

第5章 高耸结构抗风设计 85

5.1 高耸结构的自振周期 85

5.1.1 按无限自由度体系计算自振周期 85

5.1.2 按有限自由度体系计算自振周期 86

5.1.3 自振周期的经验公式 88

5.2 高耸结构风作用下的弯曲响应 89

5.2.1 顺风向平均风作用下的弯曲响应 89

5.2.2 顺风向脉动风作用下的弯曲响应 90

5.2.3 高耸结构的横风向风振响应 93

5.2.4 高耸结构安全度、适用度与极限风荷载 95

思考与练习 97

第6章 大跨屋盖结构抗风设计 98

6.1 屋盖结构的自振周期 98

6.1.1 解析法 98

6.1.2 能量法 100

6.1.3 其他近似方法 103

6.2 屋盖结构的风振响应 104

6.2.1 水平风力 106

6.2.2 竖向风力 106

6.2.3 水平和竖向风力的总响应 107

思考与练习 107

第7章 桥梁结构上的风荷载及风振响应 108

7.1 概述 108

7.2 基本风速和设计基准风速 109

7.2.1 基本风速 109

7.2.2 设计基准风速 112

7.3 桥梁结构上的静力风荷载及其组合 114

7.3.1 静阵风风速 114

7.3.2 桥梁构件上的静阵风荷载 115

7.3.3 桥梁静力风荷载组合 120

7.4 桥梁结构风致振动响应 120

7.4.1 颤振 121

7.4.2 驰振 122

7.4.3 抖振 124

7.4.4 涡振 126

7.5 本章小结 128

思考与练习 128

第8章 桥梁结构抗风设计 129

8.1 概述 129

8.2 桥梁结构抗风概念设计 130

8.3 桥梁结构动力特性 132

8.3.1 按结构动力学计算 132

8.3.2 按经验公式计算 134

8.3.3 桥梁的阻尼 138

8.4 桥梁结构抗风稳定性验算 139

8.4.1 桥梁风致静力稳定验算 139

8.4.2 驰振稳定性验算 141

8.4.3 颤振稳定性验算 143

8.5 桥梁结构风振响应验算 145

8.5.1 抖振 146

8.5.2 涡振 147

思考与练习 149

第9章 结构风振控制 150

9.1 概述 150

9.1.1 结构动态系统 150

9.1.2 结构振动控制类型 151

9.1.3 结构风振控制装置位置的选择 151

9.1.4 最优控制理论基础 152

9.2 主动控制 152

9.2.1 实时最优振型控制算法 153

9.2.2 随机最优控制算法 156

9.3 被动控制 158

9.3.1 准最优控制算法 159

9.3.2 传递函数算法 160

9.4 风振控制的计算机模拟 162

9.5 高层建筑结构风振控制 164

9.5.1 TMD的组成及其工作原理 166

9.5.2 TMD对结构风振响应的控制 167

9.5.3 TMD对结构风振控制的优化 171

9.5.4 TMD对结构风振控制的实例 172

9.6 桥梁结构风振控制 175

9.6.1 风振控制措施分类 175

9.6.2 主梁 176

9.6.3 桥塔和高墩 178

9.6.4 拉索和吊杆 178

思考与练习 181

第10章 风洞试验 182

10.1 概述 182

10.2 建筑工程风洞试验 183

10.2.1 试验基本要求 184

10.2.2 风荷载试验 187

10.2.3 风环境试验 191

10.2.4 特殊试验 194

10.3 桥梁结构风洞试验 195

10.3.1 试验基本要求 195

10.3.2 静力三分力试验 199

10.3.3 节段模型试验 199

10.3.4 桥塔模型试验 200

10.3.5 全桥气动弹性模型试验 200

10.4 风洞试验实例 201

10.4.1 高层建筑风洞试验 201

10.4.2 桥梁结构风洞试验 204

思考与练习 207

附录1 208

附录2 218

参考文献 229