目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 風的特性 1
1.1.1 氣象特性 1
1.1.2 風的基本概念 1
1.1.3 風強度的表示方法 3
1.1.4 風速與風壓關(guān)系 5
1.2 土木工程結(jié)構(gòu)風災 6
1.2.1 臺風災害 6
1.2.2 大風及颶風災害 7
1.2.3 龍卷風災害 7
1.2.4 重要結(jié)構(gòu)物風毀典型事例 7
1.3 風對結(jié)構(gòu)的作用及設計要求 9
1.3.1 風對結(jié)構(gòu)的作用 9
1.3.2 抗風設計 9
1.3.3 抗風設計要求 11
思考與練習 13
第2章 結(jié)構(gòu)上的靜力風 14
2.1 基本風速和基本風壓 15
2.1.1 基本風速 15
2.1.2 基本風壓 20
2.2 結(jié)構(gòu)上的靜力風荷載 28
思考與練習 34
第3章 結(jié)構(gòu)上的脈動風 36
3.1 概述 36
3.2 隨機振動中的幾個基本概念 36
3.2.1 隨機過程的概念 36
3.2.2 隨機過程的類型 37
3.2.3 相關(guān)系數(shù)和相關(guān)函數(shù) 39
3.2.4 譜密度函數(shù) 41
3.3 單自由度線性體系的隨機振動 42
3.4 多自由度線性體系的隨機振動 45
3.5 脈動風及結(jié)構(gòu)響應 47
3.5.1 脈動風的概率分布 47
3.5.2 脈動風速功率譜函數(shù) 48
3.5.3 脈動風壓功率譜函數(shù) 49
3.5.4 紊流度和脈動系數(shù) 50
3.5.5 脈動風頻域空間的相關(guān)性 51
3.5.6 結(jié)構(gòu)順風向的風振響應 52
3.5.7 結(jié)構(gòu)橫風向的風振響應 58
3.5.8 風力作用下結(jié)構(gòu)的總響應 64
3.5.9 風力下空氣動力失穩(wěn) 64
3.5.10 橫風向彎曲馳振 65
思考與練習 67
第4章 高層建筑結(jié)構(gòu)抗風設計 68
4.1 高層建筑的動力特性 68
4.1.1 高層建筑的振型和頻率 68
4.1.2 高層建筑自振周期的經(jīng)驗公式 70
4.2 高層建筑的順風向響應 70
4.2.1 高層建筑順風向靜力位移計算 70
4.2.2 高層建筑順風向動力響應與風振系數(shù) 72
4.3 高層建筑的橫風向響應 76
4.4 高層建筑的扭轉(zhuǎn)風振響應 80
4.5 高層建筑風載下的舒適度驗算 81
思考與練習 84
第5章 高聳結(jié)構(gòu)抗風設計 85
5.1 高聳結(jié)構(gòu)的自振周期 85
5.1.1 按無限自由度體系計算自振周期 85
5.1.2 按有限自由度體系計算自振周期 86
5.1.3 自振周期的經(jīng)驗公式 88
5.2 高聳結(jié)構(gòu)風作用下的彎曲響應 89
5.2.1 順風向平均風作用下的彎曲響應 89
5.2.2 順風向脈動風作用下的彎曲響應 90
5.2.3 高聳結(jié)構(gòu)的橫風向風振響應 93
5.2.4 高聳結(jié)構(gòu)安全度、適用度與極限風荷載 95
思考與練習 97
第6章 大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風設計 98
6.1 屋蓋結(jié)構(gòu)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 屋蓋結(jié)構(gòu)的風振響應 104
6.2.1 水平風力 106
6.2.2 豎向風力 106
6.2.3 水平和豎向風力的總響應 107
思考與練習 107
第7章 橋梁結(jié)構(gòu)上的風荷載及風振響應 108
7.1 概述 108
7.2 基本風速和設計基準風速 109
7.2.1 基本風速 109
7.2.2 設計基準風速 112
7.3 橋梁結(jié)構(gòu)上的靜力風荷載及其組合 114
7.3.1 靜陣風風速 114
7.3.2 橋梁構(gòu)件上的靜陣風荷載 115
7.3.3 橋梁靜力風荷載組合 120
7.4 橋梁結(jié)構(gòu)風致振動響應 120
7.4.1 顫振 121
7.4.2 馳振 122
7.4.3 抖振 124
7.4.4 渦振 126
7.5 本章小結(jié) 128
思考與練習 128
第8章 橋梁結(jié)構(gòu)抗風設計 129
8.1 概述 129
8.2 橋梁結(jié)構(gòu)抗風概念設計 130
8.3 橋梁結(jié)構(gòu)動力特性 132
8.3.1 按結(jié)構(gòu)動力學計算 132
8.3.2 按經(jīng)驗公式計算 134
8.3.3 橋梁的阻尼 138
8.4 橋梁結(jié)構(gòu)抗風穩(wěn)定性驗算 139
8.4.1 橋梁風致靜力穩(wěn)定驗算 139
8.4.2 馳振穩(wěn)定性驗算 141
8.4.3 顫振穩(wěn)定性驗算 143
8.5 橋梁結(jié)構(gòu)風振響應驗算 145
8.5.1 抖振 146
8.5.2 渦振 147
思考與練習 149
第9章 結(jié)構(gòu)風振控制 150
9.1 概述 150
9.1.1 結(jié)構(gòu)動態(tài)系統(tǒng) 150
9.1.2 結(jié)構(gòu)振動控制類型 151
9.1.3 結(jié)構(gòu)風振控制裝置位置的選擇 151
9.1.4 最優(yōu)控制理論基礎(chǔ) 152
9.2 主動控制 152
9.2.1 實時最優(yōu)振型控制算法 153
9.2.2 隨機最優(yōu)控制算法 156
9.3 被動控制 158
9.3.1 準最優(yōu)控制算法 159
9.3.2 傳遞函數(shù)算法 160
9.4 風振控制的計算機模擬 162
9.5 高層建筑結(jié)構(gòu)風振控制 164
9.5.1 TMD的組成及其工作原理 166
9.5.2 TMD對結(jié)構(gòu)風振響應的控制 167
9.5.3 TMD對結(jié)構(gòu)風振控制的優(yōu)化 171
9.5.4 TMD對結(jié)構(gòu)風振控制的實例 172
9.6 橋梁結(jié)構(gòu)風振控制 175
9.6.1 風振控制措施分類 175
9.6.2 主梁 176
9.6.3 橋塔和高墩 178
9.6.4 拉索和吊桿 178
思考與練習 181
第10章 風洞試驗 182
10.1 概述 182
10.2 建筑工程風洞試驗 183
10.2.1 試驗基本要求 184
10.2.2 風荷載試驗 187
10.2.3 風環(huán)境試驗 191
10.2.4 特殊試驗 194
10.3 橋梁結(jié)構(gòu)風洞試驗 195
10.3.1 試驗基本要求 195
10.3.2 靜力三分力試驗 199
10.3.3 節(jié)段模型試驗 199
10.3.4 橋塔模型試驗 200
10.3.5 全橋氣動彈性模型試驗 200
10.4 風洞試驗實例 201
10.4.1 高層建筑風洞試驗 201
10.4.2 橋梁結(jié)構(gòu)風洞試驗 204
思考與練習 207
附錄1 208
附錄2 218
參考文獻 229