目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 風(fēng)的特性 1
1.1.1 氣象特性 1
1.1.2 風(fēng)的基本概念 1
1.1.3 風(fēng)強度的表示方法 3
1.1.4 風(fēng)速與風(fēng)壓關(guān)系 5
1.2 土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi) 6
1.2.1 臺風(fēng)災(zāi)害 6
1.2.2 大風(fēng)及颶風(fēng)災(zāi)害 7
1.2.3 龍卷風(fēng)災(zāi)害 7
1.2.4 重要結(jié)構(gòu)物風(fēng)毀典型事例 7
1.3 風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用及設(shè)計要求 9
1.3.1 風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用 9
1.3.2 抗風(fēng)設(shè)計 9
1.3.3 抗風(fēng)設(shè)計要求 11
思考與練習(xí) 13
第2章 結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng) 14
2.1 基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓 15
2.1.1 基本風(fēng)速 15
2.1.2 基本風(fēng)壓 20
2.2 結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)荷載 28
思考與練習(xí) 34
第3章 結(jié)構(gòu)上的脈動風(fēng) 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(fēng)及結(jié)構(gòu)響應(yīng) 47
3.5.1 脈動風(fēng)的概率分布 47
3.5.2 脈動風(fēng)速功率譜函數(shù) 48
3.5.3 脈動風(fēng)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(fēng)頻域空間的相關(guān)性 51
3.5.6 結(jié)構(gòu)順風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng) 52
3.5.7 結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng) 58
3.5.8 風(fēng)力作用下結(jié)構(gòu)的總響應(yīng) 64
3.5.9 風(fēng)力下空氣動力失穩(wěn) 64
3.5.10 橫風(fēng)向彎曲馳振 65
思考與練習(xí) 67
第4章 高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)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(fēng)向響應(yīng) 70
4.2.1 高層建筑順風(fēng)向靜力位移計算 70
4.2.2 高層建筑順風(fēng)向動力響應(yīng)與風(fēng)振系數(shù) 72
4.3 高層建筑的橫風(fēng)向響應(yīng) 76
4.4 高層建筑的扭轉(zhuǎn)風(fēng)振響應(yīng) 80
4.5 高層建筑風(fēng)載下的舒適度驗算 81
思考與練習(xí) 84
第5章 高聳結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)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(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 89
5.2.1 順風(fēng)向平均風(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 89
5.2.2 順風(fēng)向脈動風(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 90
5.2.3 高聳結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng) 93
5.2.4 高聳結(jié)構(gòu)安全度、適用度與極限風(fēng)荷載 95
思考與練習(xí) 97
第6章 大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)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(fēng)振響應(yīng) 104
6.2.1 水平風(fēng)力 106
6.2.2 豎向風(fēng)力 106
6.2.3 水平和豎向風(fēng)力的總響應(yīng) 107
思考與練習(xí) 107
第7章 橋梁結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng) 108
7.1 概述 108
7.2 基本風(fēng)速和設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速 109
7.2.1 基本風(fēng)速 109
7.2.2 設(shè)計基準(zhǔn)風(fēng)速 112
7.3 橋梁結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)荷載及其組合 114
7.3.1 靜陣風(fēng)風(fēng)速 114
7.3.2 橋梁構(gòu)件上的靜陣風(fēng)荷載 115
7.3.3 橋梁靜力風(fēng)荷載組合 120
7.4 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動響應(yīng) 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(xí) 128
第8章 橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計 129
8.1 概述 129
8.2 橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)概念設(shè)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(xué)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(fēng)穩(wěn)定性驗算 139
8.4.1 橋梁風(fēng)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(fēng)振響應(yīng)驗算 145
8.5.1 抖振 146
8.5.2 渦振 147
思考與練習(xí) 149
第9章 結(jié)構(gòu)風(fēng)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(fēng)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(zhǔn)最優(yōu)控制算法 159
9.3.2 傳遞函數(shù)算法 160
9.4 風(fēng)振控制的計算機模擬 162
9.5 高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)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(fēng)振響應(yīng)的控制 167
9.5.3 TMD對結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制的優(yōu)化 171
9.5.4 TMD對結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制的實例 172
9.6 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制 175
9.6.1 風(fēng)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(xí) 181
第10章 風(fēng)洞試驗 182
10.1 概述 182
10.2 建筑工程風(fēng)洞試驗 183
10.2.1 試驗基本要求 184
10.2.2 風(fēng)荷載試驗 187
10.2.3 風(fēng)環(huán)境試驗 191
10.2.4 特殊試驗 194
10.3 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)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(fēng)洞試驗實例 201
10.4.1 高層建筑風(fēng)洞試驗 201
10.4.2 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗 204
思考與練習(xí) 207
附錄1 208
附錄2 218
參考文獻 229