重大建筑與橋梁強：臺風(fēng)災(zāi)變

目錄
前言
第1章概述1
1.1重大建筑與橋梁1
1.1.1超大跨橋梁需求1
1.1.2超高層建筑需求2
1.1.3超大空間結(jié)構(gòu)需求3
1.2強/臺風(fēng)災(zāi)變研究4
1.2.1強/臺風(fēng)致災(zāi)模型5
1.2.2登陸臺風(fēng)非平穩(wěn)和非定常特性6
1.2.3重大建筑與橋梁災(zāi)變機理和控制6
1.2.4重大建筑與橋梁風(fēng)效應(yīng)全過程精細化模擬7
1.2.5重大建筑與橋梁風(fēng)振多尺度模擬與驗證8
1.3研究現(xiàn)狀與展望8
1.3.1強/臺風(fēng)邊界層風(fēng)場時空特性、效應(yīng)模擬與預(yù)測模型9
1.3.2登陸臺風(fēng)非平穩(wěn)、非定常結(jié)構(gòu)氣動力特性與數(shù)學(xué)模型10
1.3.3重大建筑與橋梁風(fēng)致災(zāi)變機理、控制措施與原理12
1.3.4重大建筑與橋梁風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬與可視化15
1.3.5重大建筑與橋梁風(fēng)致振動多尺度物理模擬與驗證16
1.4科學(xué)意義與作用17
參考文獻18
第2章集成研究23
2.1關(guān)鍵科學(xué)問題23
2.2科學(xué)研究內(nèi)容25
2.2.1強/臺風(fēng)風(fēng)場時空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型26
2.2.2非平穩(wěn)、非定常氣動力模型與識別26
2.2.3三維氣動力CFD數(shù)值識別與高雷諾數(shù)效應(yīng)27
2.2.4結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬28
2.2.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度模擬與實測驗證29
2.2.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機理與控制措施30
2.3科學(xué)研究目標31
2.3.1強/臺風(fēng)風(fēng)場時空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型32
2.3.2結(jié)構(gòu)氣動力數(shù)學(xué)模型與識別32
2.3.3三維氣動力CFD數(shù)值識別與高雷諾數(shù)效應(yīng)32
2.3.4結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬32
2.3.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度模擬與實測驗證33
2.3.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機理與控制措施33
2.4課題設(shè)置情況33
第3章強/臺風(fēng)風(fēng)場時空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型35
3.1強/臺風(fēng)風(fēng)場三維時空特性分析35
3.1.1《臺風(fēng)渦旋測風(fēng)數(shù)據(jù)判別規(guī)范》36
3.1.2臺風(fēng)風(fēng)況三維時空特性分析38
3.2強/臺風(fēng)風(fēng)場時空特性數(shù)據(jù)庫57
3.2.1登陸臺風(fēng)實地實測數(shù)據(jù)庫58
3.2.2臺風(fēng)數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)59
3.3強/臺風(fēng)風(fēng)場時空效應(yīng)數(shù)值模擬61
3.3.1臺風(fēng)過程風(fēng)速的隨機數(shù)值模擬61
3.3.2臺風(fēng)眼壁強風(fēng)關(guān)鍵風(fēng)工程參數(shù)的數(shù)學(xué)擬合85
3.3.3臺風(fēng)脈動風(fēng)速譜模型93
參考文獻122
第4章臺風(fēng)氣候結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計風(fēng)速數(shù)值模擬124
4.1隨機臺風(fēng)模型與數(shù)值模擬分析124
4.1.1臺風(fēng)風(fēng)場解析模型124
4.1.2臺風(fēng)風(fēng)場關(guān)鍵參數(shù)取值125
4.1.3臺風(fēng)數(shù)值模型的實測驗證127
4.2中國沿海受臺風(fēng)影響地區(qū)風(fēng)速分布131
4.2.1臺風(fēng)影響統(tǒng)計131
4.2.2臺風(fēng)氣候模式風(fēng)速分布特征131
4.3基于工程應(yīng)用的強/臺風(fēng)風(fēng)場精細化預(yù)測模型134
4.3.1工程臺風(fēng)風(fēng)場精細化模擬134
4.3.2工程臺風(fēng)風(fēng)場精細化預(yù)測模型的建立135
4.3.3歷史臺風(fēng)個例模擬137
4.3.4目標臺風(fēng)路徑模擬140
4.3.5目標臺風(fēng)強度模擬141
4.3.6精細風(fēng)場動力降尺度142
4.3.7基于實測數(shù)據(jù)的同步訂正技術(shù)145
參考文獻150
第5章非平穩(wěn)和非定常氣動力模型與識別151
5.1典型橋梁斷面抖振力和渦激力理論模型151
5.1.1非定常抖振力模型及其空間相關(guān)性151
5.1.2非線性渦激力模型及其參數(shù)識別方法161
5.1.3高紊流和非平穩(wěn)氣動靜力作用效應(yīng)168
5.2超高層建筑風(fēng)力、氣動阻尼和風(fēng)致響應(yīng)及等效靜力風(fēng)荷載169
5.2.1建筑表面風(fēng)壓和氣動阻尼及等效靜力風(fēng)荷載170
5.2.2建筑模型風(fēng)洞試驗的阻塞效應(yīng)和雷諾數(shù)效應(yīng)180
5.3大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載雷諾數(shù)效應(yīng)及其敏感性187
5.3.1曲面屋蓋結(jié)構(gòu)的雷諾數(shù)效應(yīng)187
5.3.2大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計風(fēng)荷載概率性方法196
參考文獻209
第6章三維氣動力CFD數(shù)值識別與高雷諾數(shù)效應(yīng)211
6.1典型橋梁斷面三維氣動力模型參數(shù)的數(shù)值識別211
6.1.1二維和三維橋梁氣動力CFD數(shù)值識別211
6.1.2高雷諾數(shù)效應(yīng)的物理和數(shù)值模擬229
6.1.3斜拉橋拉索風(fēng)雨振多尺度數(shù)值模擬242
6.2邊界層風(fēng)場及超高層建筑風(fēng)效應(yīng)的數(shù)值模擬250
6.2.1超高層建筑風(fēng)荷載及氣彈效應(yīng)的數(shù)值模擬251
6.2.2大渦模擬中的入口湍流風(fēng)場生成方法254
6.2.3超高層建筑龍卷風(fēng)效應(yīng)的數(shù)值模擬255
6.3薄膜結(jié)構(gòu)流固耦合振動全過程數(shù)值模擬255
6.3.1膜結(jié)構(gòu)流固耦合全過程精細化數(shù)值模擬256
6.3.2ETFE氣枕式膜結(jié)構(gòu)流固耦合特性274
參考文獻292
第7章結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬294
7.1超大跨橋梁風(fēng)速全過程響應(yīng)的數(shù)值模擬平臺294
7.1.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動精細化數(shù)值模擬294
7.1.2橋梁結(jié)構(gòu)靜風(fēng)穩(wěn)定與風(fēng)致振動耦合數(shù)值分析314
7.2考慮非定常風(fēng)荷載和氣彈效應(yīng)的超高層建筑數(shù)值模擬平臺332
7.2.1超高層建筑抗風(fēng)模擬軟件332
7.2.2非定常風(fēng)荷載和氣彈效應(yīng)數(shù)值模擬333
7.3大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的數(shù)值模擬平臺341
參考文獻348
第8章結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度模擬與實測驗證350
8.1超大跨橋梁風(fēng)致振動多尺度模擬與驗證350
8.1.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度物理模擬與實測驗證350
8.1.2基于機器學(xué)習(xí)算法的大跨度橋梁風(fēng)致振動實測特征識別355
8.2超高層建筑風(fēng)致行為多尺度模擬與驗證358
8.2.1強風(fēng)作用下超高層建筑風(fēng)致響應(yīng)的現(xiàn)場實測與驗證359
8.2.2超高層建筑結(jié)構(gòu)動力特性的現(xiàn)場實測與驗證372
8.2.3超高層建筑風(fēng)效應(yīng)的風(fēng)洞試驗與現(xiàn)場實測驗證375
8.2.4現(xiàn)場實測方法與實測數(shù)據(jù)處理方法380
8.2.5臺風(fēng)登陸過程追風(fēng)房實測研究386
8.3超大空間結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度模擬與驗證387
8.3.1大跨度屋蓋風(fēng)效應(yīng)的現(xiàn)場實測與驗證388
8.3.2開敞式傘形膜結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的現(xiàn)場實測401
參考文獻412
第9章結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機理與控制措施414
9.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變氣動控制措施與原理415
9.1.1加勁梁顫振災(zāi)變與主動控制415
9.1.2加勁梁顫振及渦激共振的被動氣動控制423
9.2懸索橋多階模態(tài)渦激共振與控制431
9.2.1懸索橋加勁梁多階模態(tài)渦振試驗研究431
9.2.2懸索橋加勁梁高階模態(tài)渦振的MTMD控制434
9.3橋梁吊索風(fēng)致振動及其控制438
9.3.1超長吊索尾流馳振減振措施438
9.3.2拱橋剛性吊桿減振措施448
9.3.3懸索橋橋塔尾流致吊索大幅度風(fēng)致振動453
9.4懸索橋分離式雙箱梁渦激振動細觀機理462
9.4.1節(jié)段模型風(fēng)洞試驗462
9.4.2渦激振動特征465
9.4.3渦激振動旋渦脫落特征469
9.4.4渦激振動細觀機理472
9.5鈍體結(jié)構(gòu)風(fēng)振的被動吹氣流動控制472
9.5.1風(fēng)洞試驗473
9.5.2數(shù)值模擬478
9.5.3氣孔數(shù)量的控制效果483
9.6超高層建筑風(fēng)載優(yōu)化的風(fēng)洞試驗研究488
9.7張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈失穩(wěn)機理研究494
9.7.1膜結(jié)構(gòu)氣彈模型風(fēng)洞試驗494
9.7.2張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈失穩(wěn)機理分析502
9.7.3考慮氣彈失穩(wěn)的張拉膜結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計505
參考文獻509
第10章總結(jié)與展望512
10.1研究成果與創(chuàng)新512
10.1.1強/臺風(fēng)風(fēng)場時空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型512
10.1.2非平穩(wěn)、非定常和非線性氣動力模型與識別515
10.1.3三維氣動力CFD數(shù)值識別與高雷諾數(shù)效應(yīng)519
10.1.4結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬521
10.1.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動多尺度模擬與實測驗證524
10.1.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機理與控制措施527
10.1.7重大建筑與橋梁結(jié)構(gòu)強/臺風(fēng)災(zāi)變模擬集成531
10.2研究進展與趨勢533
10.2.1強/臺風(fēng)邊界層風(fēng)場時空特性、效應(yīng)模擬與預(yù)測模型533
10.2.2結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)、非定常結(jié)構(gòu)氣動力534
10.2.3重大建筑與橋梁風(fēng)致災(zāi)變控制措施與原理541
10.2.4重大建筑與橋梁風(fēng)效應(yīng)全過程精細化數(shù)值模擬與可視化545
10.2.5重大建筑與橋梁風(fēng)致振動多尺度物理模擬與驗證546
10.3發(fā)展態(tài)勢與展望549
10.3.1自然風(fēng)特性研究發(fā)展態(tài)勢549
10.3.2大跨度橋梁風(fēng)效應(yīng)機理和理論研究發(fā)展態(tài)勢552
10.3.3超高層建筑風(fēng)效應(yīng)機理和理論研究發(fā)展態(tài)勢556
10.3.4大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和機理研究發(fā)展態(tài)勢557
10.3.5結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和機理的計算流體力學(xué)方法研究態(tài)勢559
10.3.6結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)分析理論和風(fēng)洞試驗方法的現(xiàn)場實測驗證研究態(tài)勢559
10.3.7結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究風(fēng)洞試驗裝備發(fā)展態(tài)勢560
10.4研究不足與需求561
10.4.1研究不足561
10.4.2戰(zhàn)略需求563
10.4.3未來研究563
參考文獻564