潘吉洪
(中鐵四局集團(tuán)機(jī)電設(shè)備安裝公司,江西 南昌330200)
風(fēng)災(zāi)是造成損失最嚴(yán)重的一種自然災(zāi)害。近年來(lái)由于全球氣候的變暖,造成風(fēng)災(zāi)的數(shù)量和強(qiáng)度逐年增大。風(fēng)災(zāi)統(tǒng)計(jì)表明,全球每年由于風(fēng)災(zāi)造成的損失在100 億美元以上。在現(xiàn)代重大工程結(jié)構(gòu)中越來(lái)越多地運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新設(shè)計(jì)方法,致使工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變,超高層和大跨度結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn),工程結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)出輕質(zhì)量、高柔度和低阻尼的特性,導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)的敏感性越來(lái)越強(qiáng),風(fēng)荷載也扮演著越來(lái)越重要的角色,某些情況下甚至成為設(shè)計(jì)的控制荷載。因此,風(fēng)荷載作用下工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性受到學(xué)術(shù)界越來(lái)越多的重視。
土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究的手段主要有風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。土木工程抗風(fēng)研究依靠的主要手段是風(fēng)洞試驗(yàn),風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)理論的研究和重大工程的設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。但是,風(fēng)洞試驗(yàn)存在紊流尺度、雷諾數(shù)相似模擬的困難和非線性相似率模擬的問(wèn)題[1-2]。目前關(guān)于風(fēng)場(chǎng)特性的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)非常有限,主要還是以風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)為主。而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是研究風(fēng)荷載特性最為直接的資料,也是對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)方法和理論模型進(jìn)行修正最為權(quán)威的依據(jù)[3]。結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究中要把現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)作為一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性和長(zhǎng)期性的工作。然而在強(qiáng)風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)費(fèi)用高、難度大,因此關(guān)于工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)特性的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相對(duì)于風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬還缺乏系統(tǒng)性的研究。由于有限的實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)尚不能在結(jié)構(gòu)風(fēng)振振動(dòng)分析中得到普遍的應(yīng)用,人們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)壓特性和氣固耦合作用還缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。因此,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)壓的研究對(duì)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究具有重要的意義。本文將對(duì)關(guān)于風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)行歸納總結(jié),進(jìn)而對(duì)該領(lǐng)域的發(fā)展作進(jìn)一步的展望。
由于對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)費(fèi)用高、難度大,關(guān)于風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究相對(duì)匱乏,有待于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步的完善和充實(shí)。下面將對(duì)風(fēng)速風(fēng)壓實(shí)測(cè)研究涉及到的領(lǐng)域進(jìn)行分類歸納。
近年來(lái),各種實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)壓儀器的出現(xiàn)為邊界層風(fēng)場(chǎng)的觀測(cè)工作提供了很好的硬件基礎(chǔ),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)邊界層風(fēng)速風(fēng)壓特性的觀測(cè)研究給予了越來(lái)越多的重視。
在國(guó)外,許多學(xué)者開(kāi)展了對(duì)近地邊界層風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究。如Andersen 等[4]在挪威建有近地海風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。Sparks 等[5]通過(guò)大規(guī)模的風(fēng)場(chǎng)觀測(cè)工作探討了風(fēng)速?gòu)?fù)發(fā)間隔特性。Harstveit[6]在挪威5 個(gè)山地地形設(shè)置不同測(cè)試點(diǎn)對(duì)平均風(fēng)速進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,對(duì)摩擦速度、湍流度和陣風(fēng)因子等參數(shù)進(jìn)行分析,結(jié)果表明:順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)差與摩擦速度比值有較大的變化;順風(fēng)向湍流度與陣風(fēng)因子比值則幾乎不變。Sharma 等[7]基于不同高度、不同位置處熱帶氣旋的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)中性穩(wěn)定條件下和對(duì)流不穩(wěn)定條件下的湍流特性參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析,對(duì)比結(jié)果表明:相對(duì)于中性條件下規(guī)范建議值,對(duì)流不穩(wěn)定條件下不同地貌類別的湍流度取值應(yīng)該有不同程度的增大。Kato 等[8]利用超聲風(fēng)速儀對(duì)兩次臺(tái)風(fēng)作用下市區(qū)脈動(dòng)風(fēng)特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究。John 等[9]對(duì)臺(tái)風(fēng)作用過(guò)程中脈動(dòng)風(fēng)場(chǎng)和溫度波動(dòng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,分析了強(qiáng)風(fēng)的功率譜和統(tǒng)計(jì)特性。Tieleman[10]對(duì)大氣邊界層的強(qiáng)風(fēng)平均風(fēng)速、湍流度、陣風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行了觀測(cè)研究,來(lái)驗(yàn)證平均風(fēng)速模型預(yù)測(cè)風(fēng)速的準(zhǔn)確性。Cao 等[11]通過(guò)在日本Miyakojima 島15 m 高度處的16 個(gè)風(fēng)速儀對(duì)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)風(fēng)速開(kāi)展了同步實(shí)測(cè)研究,通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析了近地湍流特性,分析結(jié)果表明:湍流度隨風(fēng)速增大而減小,但風(fēng)速增大到一定程度時(shí),湍流度幾乎不再變化。Tamaru 等[12]采用多普勒雷達(dá)對(duì)海濱及內(nèi)陸等3 個(gè)不同地貌區(qū)平均風(fēng)速、風(fēng)向、豎向風(fēng)速進(jìn)行了同步實(shí)測(cè),并對(duì)50~340 m 高度范圍內(nèi)的臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)剖面和湍流度剖面研究分析。
在國(guó)內(nèi),徐幼麟等[13]利用安裝在深圳帝王大廈頂部的監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析,發(fā)現(xiàn)順風(fēng)向、橫風(fēng)向湍流度比香港屋宇署推薦值和季風(fēng)條件下相應(yīng)數(shù)值偏高;順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)速功率譜密度與Karman譜密度吻合良好,而橫風(fēng)向吻合不好。Hui 等[14-15]基于香港昂船洲大橋附近一處50 m 高的氣象塔對(duì)季風(fēng)和臺(tái)風(fēng)資料的風(fēng)剖面、湍流度、湍流積分尺度進(jìn)行實(shí)測(cè)分析。傅繼陽(yáng)等[16]對(duì)對(duì)超高層建筑的近地邊界層風(fēng)速進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,研究發(fā)現(xiàn):縱向、橫向、垂直方向上的湍流強(qiáng)度隨平均風(fēng)速的增大有減小的趨勢(shì);順風(fēng)向的陣風(fēng)因子隨平均風(fēng)速的增大而緩慢減?。豢v向及橫向湍流積分尺度隨平均風(fēng)速的增大而增大。Shiau 等[17-18]利用超聲風(fēng)速儀對(duì)臺(tái)灣基隆港附近離地26 m 高度處進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,分析認(rèn)為:脈動(dòng)風(fēng)速符合高斯分布;順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)速功率譜密度與Karman 譜密度吻合較好。覃軍等[19]利用實(shí)測(cè)資料對(duì)山區(qū)復(fù)雜地形上風(fēng)場(chǎng)的一般特征和局地性特點(diǎn)進(jìn)行了研究,詳細(xì)分析了山谷風(fēng)的時(shí)空變化規(guī)律,并比較了山谷風(fēng)演變的不同階段的平均風(fēng)速和小風(fēng)頻率。龐加斌和李秋勝等[20-21]分別對(duì)浦東地區(qū)和廣東沿海地區(qū)近地強(qiáng)風(fēng)平均風(fēng)速和風(fēng)向開(kāi)展了實(shí)測(cè)研究,分析了湍流強(qiáng)度和陣風(fēng)因子,說(shuō)明了實(shí)測(cè)強(qiáng)風(fēng)的脈動(dòng)強(qiáng)度劇烈。陳凱等[22]對(duì)傍山地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,在整個(gè)強(qiáng)風(fēng)過(guò)程中該地區(qū)的最大瞬時(shí)風(fēng)速和平均風(fēng)速都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣象站的記錄,表明傍山地區(qū)局部風(fēng)場(chǎng)有很大的特殊性。王桂玲等[23]根據(jù)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)資料,研究了復(fù)雜地形上城市地區(qū)的低層風(fēng)場(chǎng)特征,提出低層流場(chǎng)變化及形式受季風(fēng)和地形擾動(dòng)影響,局部地層流場(chǎng)受地形擾動(dòng)強(qiáng)烈,其表現(xiàn)形式為水平漩渦狀態(tài),其中城市對(duì)漩渦的形成有顯著影響。肖儀清等[24-26]對(duì)臺(tái)風(fēng)過(guò)程近地層湍流特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,發(fā)現(xiàn):各方向湍流度隨平均風(fēng)速增大而減小;陣風(fēng)因子與湍流度呈線性關(guān)系;臺(tái)風(fēng)過(guò)程中湍流積分長(zhǎng)度的變異非常大。陳麗、徐安、李正農(nóng)等[27-29]對(duì)中信廣場(chǎng)的風(fēng)場(chǎng)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,通過(guò)分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了湍流強(qiáng)度隨平均風(fēng)速增大而減小和陣風(fēng)因子隨湍流強(qiáng)度增大而增大等規(guī)律。胡尚瑜等[30]基于臺(tái)風(fēng)實(shí)測(cè)風(fēng)速資料分析了不同時(shí)距下平均風(fēng)速和風(fēng)向等風(fēng)場(chǎng)特性差異,分析結(jié)果表明:近地強(qiáng)風(fēng)的平均風(fēng)速和風(fēng)向在不同平均時(shí)距下差別不大,湍流度和陣風(fēng)因子較高,與平均時(shí)距呈線性相關(guān);不同平均時(shí)距下順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)速譜與Davenport 譜、Kaimal 譜、Von-Karman 譜和Harris 譜吻合程度不同;1 min 平均時(shí)距相對(duì)能更好地反映臺(tái)風(fēng)湍流特征量和脈動(dòng)風(fēng)功率譜。肖儀清等[31]基于五次臺(tái)風(fēng)過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間序列的6 組風(fēng)特性觀測(cè)數(shù)據(jù),擬合研究了近地臺(tái)風(fēng)的脈動(dòng)風(fēng)速譜,發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)風(fēng)速譜與標(biāo)準(zhǔn)譜吻合的不理想,采用標(biāo)準(zhǔn)譜來(lái)直接描述臺(tái)風(fēng)影響區(qū)的脈動(dòng)風(fēng)速譜需謹(jǐn)慎對(duì)待。李秋勝等[32]對(duì)香港中環(huán)地區(qū)的自然風(fēng)場(chǎng)特性進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和分析研究發(fā)現(xiàn):利用超聲風(fēng)速儀和風(fēng)漿式風(fēng)速儀所得到的10 min 平均風(fēng)速的大小和方向基本一致,從而證明了數(shù)據(jù)的可靠性;得出該地區(qū)上空自然風(fēng)場(chǎng)包括平均風(fēng)速、風(fēng)方向、湍流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子、湍流積分尺度的分布規(guī)律和三個(gè)方向之間的比例關(guān)系;紊流風(fēng)譜符合Von-Karman 譜。宋麗莉等[33]對(duì)復(fù)雜山地近地層強(qiáng)風(fēng)特性進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)由于地形的復(fù)雜化使主導(dǎo)風(fēng)向和最大風(fēng)速的方向均發(fā)生了改變,風(fēng)速的垂直分布變得更為復(fù)雜,風(fēng)的垂直廓線也不完全滿足冪指數(shù)分布形式。張朝能等[34]對(duì)高原山區(qū)城市流場(chǎng)進(jìn)行了觀測(cè)研究。方平治等[35]基于臺(tái)風(fēng)登陸前后近地風(fēng)場(chǎng)特征進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究發(fā)現(xiàn)不同登陸地區(qū)的臺(tái)風(fēng)特性有一定的差異。郅倫海和史文海等[36-37]分別對(duì)北京近地和溫州地區(qū)強(qiáng)風(fēng)特性進(jìn)行了觀測(cè)研究,測(cè)得的強(qiáng)風(fēng)樣本進(jìn)行了分析,結(jié)果表明近地強(qiáng)風(fēng)的湍流度和陣風(fēng)因子較大。蘇志等[38]對(duì)北部灣沿海7 個(gè)氣象站從建站至2008年最大風(fēng)速、極大風(fēng)速資料分析表明:越靠近海的地方基本風(fēng)壓越大,陣風(fēng)風(fēng)壓分布特點(diǎn)與基本風(fēng)壓相同,而且陣風(fēng)風(fēng)壓比基本風(fēng)壓大。徐安等[39]采用三維超聲風(fēng)速儀觀測(cè)了臺(tái)風(fēng)登陸過(guò)程,得出臺(tái)風(fēng)登陸過(guò)程中平均風(fēng)速存在先增大后減小的過(guò)程,特別是當(dāng)風(fēng)眼通過(guò)觀測(cè)站時(shí),其平均風(fēng)速相對(duì)很?。魂囷L(fēng)因子與湍流強(qiáng)度之間存在線性關(guān)系。胡尚瑜等[40]通過(guò)實(shí)測(cè)獲得臺(tái)風(fēng)登陸期間三維脈動(dòng)風(fēng)速數(shù)據(jù),對(duì)近地邊界層平均風(fēng)特性和湍流特性進(jìn)行分析,分析結(jié)果表明:近地100 m 范圍內(nèi)平均風(fēng)速剖面符合對(duì)數(shù)律和指數(shù)律分布,平均湍流度剖面符合指數(shù)律分布;湍流強(qiáng)度與陣風(fēng)因子相關(guān)性擬合參數(shù)值與Ishizaki 推薦參數(shù)值基本一致。王旭等[41-42]對(duì)臺(tái)風(fēng)影響下的上海浦東地區(qū)近地層湍流積分尺度和脈動(dòng)特性進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):各向湍流度隨實(shí)測(cè)高度的增大而減?。桓飨蜿囷L(fēng)因子隨平均風(fēng)速的增大而減??;湍流積分尺度均值隨著實(shí)測(cè)高度的增大而增大;各高度處湍流積分尺度實(shí)測(cè)結(jié)果與美國(guó)規(guī)范的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果相比明顯偏小,與日本和歐洲規(guī)范相比偏大,而與印度規(guī)范最為接近。李正農(nóng)等[43]對(duì)冬季季風(fēng)北京郊區(qū)近地面風(fēng)剖面的平均風(fēng)速和風(fēng)向角、湍流度、陣風(fēng)因子等風(fēng)場(chǎng)特性參數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,研究發(fā)現(xiàn):隨著高度的增加,湍流度和陣風(fēng)因子呈逐漸減小的趨勢(shì);實(shí)測(cè)湍流度的值與歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)相關(guān)規(guī)范湍流度取值較為接近,而與我國(guó)規(guī)范差異較大;實(shí)測(cè)橫風(fēng)向與順風(fēng)向湍流度的比值與相關(guān)文獻(xiàn)實(shí)測(cè)結(jié)果接近;10 m 高度范圍內(nèi)順風(fēng)向、橫風(fēng)向湍流積分尺度隨著高度增加而增大,且隨著平均風(fēng)速的增大而增大。史文海等[44-46]基于溫州地區(qū)的臺(tái)風(fēng)實(shí)測(cè)風(fēng)場(chǎng)資料,分析了不同平均時(shí)距下近地臺(tái)風(fēng)的湍流特性并且通過(guò)對(duì)比不同時(shí)段的滑動(dòng)平均統(tǒng)計(jì)特性對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加以充分利用,得出能充分揭示近地強(qiáng)風(fēng)特性的簡(jiǎn)潔有效的滑動(dòng)平均方法。李秋勝等[47]對(duì)沙塵暴天氣下北京氣象塔8~320 m 高度之間的風(fēng)速和溫度資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明:指數(shù)律和修正對(duì)數(shù)律能夠較好地描述300 m 以下平均風(fēng)速沿高度的實(shí)際變化規(guī)律,而對(duì)數(shù)律在強(qiáng)風(fēng)條件下的適用范圍為200 m 左右。龍水等[48]通過(guò)對(duì)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”登陸過(guò)程近地風(fēng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),獲得了風(fēng)速風(fēng)壓的時(shí)程數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果表明:陣風(fēng)因子隨著湍流強(qiáng)度的增大而增大;其順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)速功率譜,與各經(jīng)驗(yàn)譜進(jìn)行比較后得知,Karman 譜與實(shí)測(cè)譜最為吻合。陳伏彬等[49]基于100 m 高測(cè)風(fēng)塔上風(fēng)速儀的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),獲得了開(kāi)闊地貌臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的平均風(fēng)速剖面與湍流度剖面模型,研究結(jié)果表明:在開(kāi)闊場(chǎng)地條件下,臺(tái)風(fēng)近地邊界層平均風(fēng)速沿高度分布符合對(duì)數(shù)律,亦即滿足指數(shù)律。
盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)近地邊界層風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)做了一些研究,但是人們對(duì)邊界層風(fēng)速風(fēng)壓特性的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)不清楚。目前國(guó)際上常用的水平和豎向脈動(dòng)風(fēng)速功率譜值(Simiu 譜、Von-Karman 譜和Davenport 譜等)在某些重要頻段內(nèi)相差很大,甚至以倍計(jì)。直接采用標(biāo)準(zhǔn)譜描述臺(tái)風(fēng)影響區(qū)的脈動(dòng)風(fēng)速譜有些不太恰當(dāng),需要謹(jǐn)慎對(duì)待。最優(yōu)擬合譜相較于標(biāo)準(zhǔn)譜其改善幅度較大,但是現(xiàn)有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不足以歸納出可以替代標(biāo)準(zhǔn)譜的相應(yīng)參數(shù),需要獲取更多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)湍流度和湍流積分尺度的分析研究,其實(shí)測(cè)的結(jié)果與多國(guó)國(guó)際規(guī)范規(guī)定的取值存在一定差異,湍流度和陣風(fēng)因子的關(guān)系與某些經(jīng)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果還是存在較大誤差。脈動(dòng)風(fēng)速豎向相干函數(shù)指數(shù)衰減系數(shù)與國(guó)際上慣用的建議值有明顯差異。說(shuō)明對(duì)于平均風(fēng)速和脈動(dòng)風(fēng)速的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如何確定一個(gè)合理的平均時(shí)距能夠較好反映風(fēng)速風(fēng)壓特性和風(fēng)速譜模型,尚需進(jìn)行大量的實(shí)測(cè)分析研究和積累。不同地形、不同高度上的風(fēng)速風(fēng)壓特性,尤其是強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)特性的實(shí)測(cè)資料還明顯欠缺。因此,需要深入地開(kāi)展邊界層風(fēng)場(chǎng)特性研究,為近地層建筑物的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供可靠的風(fēng)特性參數(shù)。
在風(fēng)災(zāi)造成的損失中主要是由低矮房屋的風(fēng)損和風(fēng)毀造成的,全球每年由于風(fēng)災(zāi)造成的損失中低矮房屋的損毀占到50%以上[50]。在過(guò)去的40 多年間,許多學(xué)者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)等手段,對(duì)低矮房屋的風(fēng)荷載特性展開(kāi)研究,取得了不少有意義的成果。風(fēng)洞試驗(yàn)由于其局限性而存在一些問(wèn)題,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)能夠更全面、更準(zhǔn)確地研究低矮房屋的風(fēng)荷載特性。
國(guó)外的一些學(xué)者以低矮房屋全尺寸測(cè)量獲得的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),結(jié)合大量的風(fēng)洞試驗(yàn),研究了低矮房屋在良態(tài)氣候條件下的一些風(fēng)速風(fēng)壓的特性。如英國(guó)艾爾斯伯里試驗(yàn)樓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)[51],該實(shí)驗(yàn)樓的特殊之處在于屋面坡角可在5~45°之間任意可調(diào)。該實(shí)驗(yàn)房在建成兩年后被拆除,但是一些學(xué)者還是通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果和僅有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)分析低矮房屋屋面風(fēng)壓分布可以采用相似參數(shù)(建筑高度與地表粗糙度之比)[52-53];英國(guó)的西爾斯試驗(yàn)樓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),通過(guò)全尺寸模型的實(shí)測(cè)風(fēng)壓數(shù)據(jù),研究了屋面的局部壓力分布規(guī)律,對(duì)低矮房屋風(fēng)洞試驗(yàn)以及數(shù)值模擬方法的修正提供了實(shí)測(cè)依據(jù)[54-56];美國(guó)德克薩斯理工大學(xué)試驗(yàn)樓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),該項(xiàng)目通過(guò)采用不同的數(shù)據(jù)采集模式獲取了實(shí)驗(yàn)樓表面的實(shí)測(cè)風(fēng)壓數(shù)據(jù),一些學(xué)者通過(guò)利用其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值模擬方法進(jìn)行了驗(yàn)證,所做的研究為低矮房屋抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)[57-61];文獻(xiàn)[62-63]也通過(guò)該試驗(yàn)樓對(duì)良態(tài)氣候條件下的低矮房屋風(fēng)荷載展開(kāi)大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),并和風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,研究表明:在斜向風(fēng)作用下,低矮房屋角部邊緣區(qū)域受錐形旋渦、氣流分離而產(chǎn)生較大局部峰值負(fù)壓。新西蘭的(Silsoes cube building)試驗(yàn)樓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),該項(xiàng)目通過(guò)全尺寸模型的實(shí)測(cè)風(fēng)壓分布與已得的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明:在風(fēng)向角為45°的時(shí)候接近迎風(fēng)邊緣的吸力最大,該對(duì)比結(jié)果為低矮房屋的風(fēng)荷載特性的研究提供了重要的參考[64]。Richards[65]也通過(guò)該試驗(yàn)樓對(duì)平均風(fēng)壓分布和峰值風(fēng)壓分布做了實(shí)測(cè)研究。Porterfield[66]以及Caracoglia[67]通過(guò)開(kāi)展颶風(fēng)天氣條件下典型居住房屋屋面、墻面角部局部風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究,分析發(fā)現(xiàn):在颶風(fēng)作用下,低矮房屋的角部區(qū)域具有較高的脈動(dòng)風(fēng)壓和峰值負(fù)壓。美國(guó)啟動(dòng)的佛羅里達(dá)州海岸監(jiān)測(cè)計(jì)劃(FCMP)[68-69]對(duì)典型低矮居民房屋構(gòu)建了風(fēng)壓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)系統(tǒng),對(duì)屋面風(fēng)壓進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,獲得了較為豐富的低矮房屋屋面風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),但由于受測(cè)試儀器的局限,實(shí)測(cè)的低矮房屋屋面風(fēng)壓系數(shù)的結(jié)果存在一定的不確定性。
機(jī)械設(shè)計(jì)制造自動(dòng)化就是利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)、制造的過(guò)程,在傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中需要耗費(fèi)更多人工與精力,冗雜的程序與計(jì)算給生產(chǎn)帶來(lái)復(fù)雜性與難度,自動(dòng)化的機(jī)械設(shè)計(jì)制造實(shí)現(xiàn)以后就改變了這種操作難度大的不足。一方面,自動(dòng)化代表的信息技術(shù)能減少不必要的設(shè)計(jì)編程,即簡(jiǎn)化了繁重的設(shè)計(jì)制造內(nèi)容;另一方面通過(guò)減少人工操作環(huán)節(jié)也間接降低了人工作業(yè)可能存在的危險(xiǎn)性,對(duì)提高機(jī)械制造安全大有裨益。
我國(guó)學(xué)者李秋勝[70-75]、戴益民[76-80]、胡尚瑜[81-82]等人為獲取低矮房屋風(fēng)荷載特性,基于可移動(dòng)式平屋頂型和雙坡屋面型實(shí)驗(yàn)房(追風(fēng)房)實(shí)測(cè)系統(tǒng),對(duì)我國(guó)東南沿海臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)季風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)及強(qiáng)臺(tái)風(fēng)開(kāi)展了一系列的實(shí)測(cè)研究,獲取了大量符合我國(guó)實(shí)際情況的有代表性和規(guī)律性的登陸臺(tái)風(fēng)風(fēng)速、房屋表面風(fēng)壓等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),填補(bǔ)了我國(guó)低矮房屋原型實(shí)測(cè)的空白,通過(guò)部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析了近地面平均風(fēng)速的特點(diǎn)和變化規(guī)律以及該低矮房屋表面風(fēng)壓分布特性,實(shí)測(cè)結(jié)果表明:低矮房屋屋面的角部、邊緣和屋脊等區(qū)域的局部風(fēng)壓比屋面平均風(fēng)壓要大得多;屋面角部區(qū)域氣流發(fā)生較強(qiáng)的分離和漩渦脫落,易形成較高的峰值負(fù)壓和較大的脈動(dòng)風(fēng)壓,各工況的風(fēng)壓標(biāo)準(zhǔn)差峰值基本上都出現(xiàn)在屋檐角部;屋面風(fēng)壓受風(fēng)向角及屋面坡角的影響;通過(guò)探討試驗(yàn)房屋面角部區(qū)域峰值壓力時(shí)間和空間上的平均折減效應(yīng),得出峰值負(fù)壓系數(shù)大于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定值,說(shuō)明現(xiàn)有規(guī)范對(duì)沿海多臺(tái)風(fēng)地區(qū)低矮房屋的設(shè)計(jì)偏于不安全;湍流度及湍流積分尺度越大,屋面風(fēng)壓呈現(xiàn)遞增趨勢(shì);由于未考慮豎向風(fēng)攻角和豎向脈動(dòng)風(fēng)速變化的影響,在屋面角部區(qū)域現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算方法相對(duì)低估其脈動(dòng)風(fēng)荷載。王旭等[83]通過(guò)對(duì)東海邊上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)附近建造的一棟坡角可在0~30°范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)的低矮房屋及測(cè)試塔,對(duì)海邊附近的風(fēng)場(chǎng)特性及低矮建筑屋蓋表面風(fēng)壓特性進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明:風(fēng)速與風(fēng)向角耦合作用明顯,尤其是豎向風(fēng)攻角對(duì)風(fēng)速脈動(dòng)影響較大;偏度和峰度對(duì)風(fēng)壓的非高斯分布影響較大,而且偏度及峰度呈線性相關(guān)。
綜合以上可以看出,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)低矮房屋風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究取得了不少有意義的研究成果,但是關(guān)于臺(tái)風(fēng)作用下的低矮房屋風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究開(kāi)展的仍然比較少。由于每次臺(tái)風(fēng)的風(fēng)特性各不相同,所以低矮房屋表面風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)過(guò)程存在難以預(yù)料和不確定的因素;在增設(shè)建筑構(gòu)造措施時(shí),如何確定合理的峰值負(fù)壓以及峰值負(fù)壓產(chǎn)生的機(jī)理問(wèn)題可為低矮房屋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù),其重要性可想而知;由于未考慮豎向風(fēng)攻角和豎向脈動(dòng)風(fēng)速的變化,現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于屋面角部區(qū)域的風(fēng)荷載的計(jì)算方法相對(duì)低估其脈動(dòng)風(fēng)荷載。基于以上因素,都需要開(kāi)展大量的實(shí)測(cè)研究,才能建立真正適合低矮房屋抗風(fēng)研究的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
高層(超高層)建筑,由于科學(xué)技術(shù)、設(shè)計(jì)理念、新型材料的發(fā)展,逐漸呈現(xiàn)出輕質(zhì)量、高柔度、低阻尼的特性。其自振頻率較低,比較接近于臺(tái)風(fēng)作用下的風(fēng)振振動(dòng)頻率,因此容易引起超高層建筑的風(fēng)致響應(yīng),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其風(fēng)振問(wèn)題給予了越來(lái)越多的關(guān)注和重視。
超高層建筑逐漸呈現(xiàn)出輕質(zhì)量、高柔度和低阻尼特性致使結(jié)構(gòu)的風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)明顯增加,結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)敏感性進(jìn)一步提高,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載取值和風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)估計(jì)與控制成為當(dāng)今結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)所面臨的主要問(wèn)題之一。超高層建筑風(fēng)速、風(fēng)壓場(chǎng)及風(fēng)致動(dòng)力響應(yīng)實(shí)測(cè)的目的:是獲取結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)(臺(tái)風(fēng)準(zhǔn)用下外表面態(tài)和動(dòng)態(tài)壓力的分布特征和橫向的湍流特性,進(jìn)一步為在湍流風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)橫向振動(dòng)的理論研究、結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、幕墻設(shè)計(jì)、風(fēng)致振動(dòng)控制設(shè)計(jì)提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
在國(guó)外,Ellis[84]通過(guò)對(duì)幾座高層建筑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),研究了高層建筑的動(dòng)力特性,特別是阻尼問(wèn)題。Kato 等[85]對(duì)一高層建筑進(jìn)行了風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究,并對(duì)風(fēng)振內(nèi)部壓力進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):其風(fēng)振內(nèi)部壓力系數(shù)沿整棟建筑物高度相對(duì)不變;內(nèi)部平均壓力系數(shù)與風(fēng)洞試驗(yàn)獲得值吻合較好。Kanda 等[86]做了一些風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究工作,進(jìn)行了多個(gè)項(xiàng)目的實(shí)測(cè)工作,實(shí)測(cè)項(xiàng)目包括平均風(fēng)壓系數(shù)、根方差風(fēng)壓系數(shù)、脈動(dòng)風(fēng)壓的陣風(fēng)等,實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn):在高層建筑物迎風(fēng)面上的脈動(dòng)壓力相干系數(shù)具有一致性,基本上確定了高層建筑物迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓力譜趨勢(shì)。Harikrishna 等[87]通過(guò)對(duì)一座52 m 高的格構(gòu)式鋼結(jié)構(gòu)塔的風(fēng)荷載特性及結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)測(cè),對(duì)陣風(fēng)響應(yīng)因子方法進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)頂部位移的實(shí)測(cè)陣風(fēng)因子值相較于其他規(guī)范中的值顯得非常不足,主要是因?yàn)榧铀倨鲗?duì)低頻范圍的背景響應(yīng)不夠敏感。Glanville 等[88]通過(guò)對(duì)鋼框架塔進(jìn)行了動(dòng)力特性以及風(fēng)振響應(yīng)的實(shí)測(cè)研究,發(fā)現(xiàn)鋼框架塔的風(fēng)振響應(yīng)隨著脈動(dòng)風(fēng)速和橫向湍流的增大而增大。Momomura等[89]對(duì)日本山區(qū)的輸電線路進(jìn)行了多年的實(shí)測(cè),發(fā)現(xiàn)塔的風(fēng)振響應(yīng)與風(fēng)向角的關(guān)系很大,塔的加速度響應(yīng)與風(fēng)速成比例關(guān)系。Snanada 等[90]通過(guò)實(shí)測(cè)研究獲得了一座200 m 的混凝土煙囪在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和季風(fēng)作用下超臨界雷諾數(shù)區(qū)域的風(fēng)壓特征和振動(dòng)響應(yīng)特性,證實(shí)了渦旋的交替脫落和脈動(dòng)升力引起的橫風(fēng)振動(dòng)。Ruscheweyh等[91]在三年時(shí)間內(nèi)對(duì)一座28 m 高的鋼結(jié)構(gòu)煙囪的風(fēng)振振動(dòng)進(jìn)行了全尺測(cè)量,研究了其陣風(fēng)響應(yīng)及渦旋共振特性,實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了相關(guān)長(zhǎng)度模型能夠很好地預(yù)測(cè)風(fēng)振振動(dòng)特性。
在國(guó)內(nèi),針對(duì)高層建筑風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究和風(fēng)振結(jié)構(gòu)振動(dòng)實(shí)測(cè)研究始于上世紀(jì)70年代對(duì)廣州賓館進(jìn)行的風(fēng)速、風(fēng)壓及風(fēng)振響應(yīng)的實(shí)測(cè)研究。70年代后期,孫天風(fēng)等[92]對(duì)北京石景山發(fā)電廠的無(wú)肋雙曲型自然通風(fēng)冷卻塔風(fēng)壓分布的全尺測(cè)量,風(fēng)壓實(shí)測(cè)結(jié)果表明:雙曲線型冷卻塔風(fēng)壓分布的負(fù)壓峰值隨著塔面粗糙度的增大而上升;冷卻塔內(nèi)壁風(fēng)壓力在強(qiáng)風(fēng)時(shí)是非均勻分布的,迎風(fēng)面內(nèi)側(cè)負(fù)壓較大,尾流區(qū)負(fù)壓很小,這種不均勻性隨風(fēng)速增大會(huì)變得更加顯著。郭良茂等[93]通過(guò)石景山發(fā)電總廠光滑面雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔雙塔平均風(fēng)壓分布的全尺寸實(shí)測(cè),研究發(fā)現(xiàn):該雙塔外側(cè)的壓力分布與單塔的結(jié)果吻合較好;雙塔在來(lái)流風(fēng)向角時(shí),在兩塔之間形成一定的“夾道效應(yīng)”,造成兩塔內(nèi)側(cè)負(fù)壓峰值提高。周文超等[94]完整記錄了臺(tái)風(fēng)作用下格構(gòu)式塔架10,20,30 和40 m 高度處的風(fēng)速時(shí)程和40 m 高度處部分時(shí)段的風(fēng)振加速度響應(yīng)時(shí)程,基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):順風(fēng)向湍流度隨實(shí)測(cè)高度的增加而減??;格構(gòu)式塔架的加速度響應(yīng)隨高度的增加而增加,當(dāng)風(fēng)速大于13 m·s-1時(shí),加速度隨平均風(fēng)速近似線性增大。隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,城市地貌和建筑高度發(fā)生了很大的變化,高層建筑所處的風(fēng)環(huán)境也發(fā)生了變化,勢(shì)必會(huì)引起建筑風(fēng)效應(yīng)發(fā)生一定的變化。陳麗、徐安、李正農(nóng)等[28-29]對(duì)廣州中信廣場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,分析了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):平均風(fēng)速與加速度響應(yīng)的均方值關(guān)系,結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向加速度響應(yīng)與順風(fēng)向加速度響應(yīng)接近;布置在中信廣場(chǎng)上的部分測(cè)壓點(diǎn)測(cè)得的風(fēng)壓譜呈現(xiàn)典型的縱向和橫向風(fēng)壓特性,而另一部分測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓功率譜并無(wú)明顯特征。申建紅等[95]設(shè)計(jì)出了新型風(fēng)壓傳感器,獲得了超高層建筑頂部的風(fēng)速風(fēng)向記錄,記錄了墻面6 個(gè)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓時(shí)程,基于高空風(fēng)速風(fēng)壓同步實(shí)測(cè)結(jié)果,分別對(duì)實(shí)測(cè)場(chǎng)地的風(fēng)速風(fēng)向特征及墻面風(fēng)壓特征進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:特殊地形條件下的風(fēng)速脈動(dòng)不完全符合典型的風(fēng)速譜,而且其概率密度函數(shù)有可能不符合高斯分布;在這種情況下的墻面風(fēng)壓也呈現(xiàn)出不同程度的非高斯特征,尤其是在分離流區(qū)域;脈動(dòng)風(fēng)壓的空間相關(guān)性與風(fēng)洞試驗(yàn)研究的結(jié)果具有相同的規(guī)律。李秋勝等[96-104]對(duì)超高層建筑在風(fēng)荷載作用下的風(fēng)速、風(fēng)向以及風(fēng)振加速度和位移響應(yīng)展開(kāi)了實(shí)測(cè)研究工作,研究發(fā)現(xiàn):湍流積分尺度隨平均風(fēng)速的增大而增大;湍流度和陣風(fēng)因子隨平均風(fēng)速的增大而減??;風(fēng)振加速度響應(yīng)隨實(shí)測(cè)風(fēng)速的增大而增大;Von-Karman 譜能夠相當(dāng)好地描述風(fēng)速的能量分布;實(shí)測(cè)的阻尼系數(shù)有較明顯的幅值依賴特性,并且隨幅值的增大而增大,隨著阻尼系數(shù)的降低,順風(fēng)向和橫風(fēng)向的均方根加速度響應(yīng)明顯增加;均方根位移響應(yīng)隨風(fēng)速、湍流度的增大而增大;利用HHT 方法分析了臺(tái)風(fēng)作用下的建筑物的平均風(fēng)速與風(fēng)振響應(yīng)的非平穩(wěn)特性,并與傳統(tǒng)的方法對(duì)比發(fā)現(xiàn),HHT 方法在時(shí)頻分析中有廣闊的應(yīng)用前景。傅繼陽(yáng)等[105]通過(guò)對(duì)廣州西塔在臺(tái)風(fēng)作用下的風(fēng)特性、風(fēng)振響應(yīng)及風(fēng)振壓力進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,研究發(fā)現(xiàn):實(shí)測(cè)的阻尼系數(shù)有明顯的幅值依賴特性,并且隨幅值的增大而增大;風(fēng)振壓力的概率密度函數(shù)非常接近于高斯分布,通過(guò)對(duì)迎風(fēng)面的風(fēng)振壓力進(jìn)行分析驗(yàn)證了準(zhǔn)靜態(tài)假定,同時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物的端部區(qū)域風(fēng)荷載有渦旋脫落現(xiàn)象。Wu 等[106]通過(guò)對(duì)帝王大廈的風(fēng)振響應(yīng)作了實(shí)測(cè)研究工作,從實(shí)測(cè)結(jié)果中得到幅值依賴系數(shù),發(fā)現(xiàn)幅值依賴特性在順風(fēng)向及橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)中的作用非常明顯。武占科和顧明等[107-109]分別對(duì)上海環(huán)球金融中心的中強(qiáng)度脈動(dòng)風(fēng)荷載和風(fēng)速進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):湍流度隨平均風(fēng)速增大而減小,陣風(fēng)系數(shù)隨湍流度的增大而增大,隨平均風(fēng)速的增大開(kāi)始有減小趨勢(shì),之后基本保持不變;縱向、橫向和豎向湍流積分尺度隨平均風(fēng)速增大而增大;紊流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子和紊流積分尺度明顯受到來(lái)流方向的影響;高度大于200 m 的高空脈動(dòng)風(fēng)特性不宜采用規(guī)范值。史文海等[110]對(duì)臺(tái)風(fēng)“鲇魚(yú)”作用下廈門(mén)沿海某超高層建筑的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)壓特性進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,研究發(fā)現(xiàn):沿海地區(qū)超高層建筑風(fēng)場(chǎng)具有湍流度隨平均風(fēng)速增大變化平穩(wěn),陣風(fēng)因子隨湍流度增大而增大等規(guī)律,并且實(shí)測(cè)脈動(dòng)風(fēng)速譜與Von-Karman 譜吻合較好;同面內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓相關(guān)性較強(qiáng),異面之間風(fēng)壓的相關(guān)性相對(duì)較弱;迎風(fēng)面的平均風(fēng)壓較大,且部分時(shí)段的實(shí)測(cè)值大于理論計(jì)算值,背風(fēng)面的實(shí)測(cè)平均風(fēng)壓較??;迎風(fēng)面的平均風(fēng)壓系數(shù)較大,迎風(fēng)面角部位置的平均風(fēng)壓系數(shù)較中部位置的大且脈動(dòng)較大,背風(fēng)面的平均風(fēng)壓系數(shù)為負(fù)值且絕對(duì)值非常??;迎風(fēng)面的極值風(fēng)壓系數(shù)隨著風(fēng)向角的變化正負(fù)波動(dòng)較大,建筑平面中部位置的極值風(fēng)壓系數(shù)較小,背風(fēng)面的極值風(fēng)壓系數(shù)基本為負(fù)值,除了角部測(cè)點(diǎn),各測(cè)點(diǎn)分布較為均勻,建筑各面的極值風(fēng)壓系數(shù)的絕對(duì)值隨著風(fēng)速的增大呈逐漸減小的趨勢(shì);迎風(fēng)面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較大且變化較大,背風(fēng)面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)非常小且變化平穩(wěn),除個(gè)別測(cè)點(diǎn),建筑各面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)隨著平均風(fēng)速的增大呈明顯的遞減趨勢(shì)。
由于高層建筑的風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)耗時(shí)、費(fèi)力、難度也較大,實(shí)測(cè)的范圍和內(nèi)容相對(duì)比較局限。臺(tái)風(fēng)和良態(tài)兩種氣候模式下風(fēng)荷載的產(chǎn)生機(jī)理不同,臺(tái)風(fēng)作用下的建筑物的脈動(dòng)風(fēng)特性不能用良態(tài)氣候模式的統(tǒng)計(jì)值。隨著我國(guó)沿海地區(qū)高層建筑的高度不斷攀升,200~500 m 的超高層將不斷涌現(xiàn),但是我國(guó)現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范對(duì)于高度大于200 m 的高空脈動(dòng)風(fēng)特性還沒(méi)有規(guī)定,因此有必要對(duì)高度大于200 m 的高層建筑展開(kāi)高空強(qiáng)(臺(tái))風(fēng)風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和研究工作。而且,不同高度、不同風(fēng)速、不同的風(fēng)環(huán)境造成實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定的差異,因此只針對(duì)某些特定的高度、風(fēng)速和風(fēng)環(huán)境范圍內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析出來(lái)的結(jié)論不一定具有普遍性,還需要進(jìn)一步的研究探討。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析擬合的風(fēng)譜表達(dá)式優(yōu)于常見(jiàn)的四種標(biāo)準(zhǔn)譜,因此有必要針對(duì)特定的地區(qū)和高度進(jìn)行實(shí)測(cè)對(duì)功率譜密度函數(shù)進(jìn)行修正。另外關(guān)于高層建筑表面脈動(dòng)風(fēng)壓分布特性的實(shí)測(cè)研究還不是很多,因此對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性還需更多的實(shí)測(cè)研究加以充實(shí)和完善,同時(shí)高層建筑群樓間干擾效應(yīng)會(huì)對(duì)建筑物表面的風(fēng)壓產(chǎn)生一定影響,因此也有必要對(duì)這方面進(jìn)行實(shí)測(cè)研究。
大跨度空間結(jié)構(gòu)均具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小、白振頻率較低等特點(diǎn),是典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu),而且這些結(jié)構(gòu)往往比較低矮,在大氣邊界層中處于風(fēng)速變化大、湍流度高的區(qū)域,再加上屋頂形狀多不規(guī)則,其繞流和空氣動(dòng)力作用十分復(fù)雜,所以這種大跨空間結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)荷載十分敏感,尤其是風(fēng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)[111]。國(guó)外學(xué)者Yoshida 等[112]利用多通路測(cè)壓系統(tǒng)進(jìn)行了氣成膜圓屋頂平均風(fēng)壓的實(shí)測(cè),結(jié)果表明氣成膜圓屋頂壓力成非均勻分布的負(fù)壓,最大負(fù)壓出現(xiàn)在圓屋頂?shù)闹行牟课?。Appedey 等[113]對(duì)悉尼的Belmore 進(jìn)行了風(fēng)壓實(shí)測(cè),并與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果比風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果要小得多,所有在屋蓋頂?shù)臏y(cè)試點(diǎn)均發(fā)生氣流分離,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生再附著現(xiàn)象。Pitsis 等[114]在基于文獻(xiàn)[113]所做的研究的基礎(chǔ)上對(duì)悉尼的Caltex 體育館進(jìn)行實(shí)測(cè),并深入地比較了實(shí)測(cè)結(jié)果和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的差異。國(guó)內(nèi)學(xué)者陳伏彬等[115]對(duì)廣州會(huì)展中心的鋼屋蓋部分區(qū)域進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)模態(tài)測(cè)試,利用風(fēng)速儀傳感器采集到會(huì)展中心區(qū)域在常風(fēng)狀態(tài)下風(fēng)效應(yīng)特性,實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn):該會(huì)展中心的鋼屋架自振頻率較小,其豎向剛度較弱;由于所測(cè)風(fēng)速數(shù)據(jù)比較小,未對(duì)風(fēng)效應(yīng)作過(guò)多分析。傅繼陽(yáng)等[116]以廣州國(guó)際會(huì)展中心E 跨屋蓋為案例,對(duì)其進(jìn)行了基于風(fēng)洞試驗(yàn)的風(fēng)振響應(yīng)分析和豎向風(fēng)致振動(dòng)的實(shí)測(cè)研究,研究結(jié)果表明:對(duì)于類似于廣州國(guó)際會(huì)展中心E 跨屋蓋的張弦梁結(jié)構(gòu),其風(fēng)致振動(dòng)通常為基階振型所控制,因此跨中位置的峰值位移響應(yīng)通常大于其他位置;阻尼比取值對(duì)于結(jié)構(gòu)均方根位移響應(yīng)的計(jì)算結(jié)果有著較大影響,阻尼比的增大使得位移響應(yīng)譜的共振峰被平抑,從而降低了結(jié)構(gòu)的均方根位移響應(yīng)。張志宏等[117]為保證我國(guó)東南沿海地區(qū)大跨預(yù)應(yīng)力柔性體系的抗風(fēng)安全性,并為規(guī)范規(guī)程的進(jìn)一步修訂做準(zhǔn)備,針對(duì)強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)實(shí)際、典型大跨空間索體系一樂(lè)清“彎月”體育場(chǎng),進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)壓風(fēng)振實(shí)測(cè),以獲得足尺結(jié)構(gòu)在真實(shí)建筑風(fēng)環(huán)境下的風(fēng)荷載和風(fēng)致效應(yīng)。
由于對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的費(fèi)用和難度較大,國(guó)內(nèi)外關(guān)于大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)極少,大跨空間結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)任重而道遠(yuǎn),因此有必要對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)展開(kāi)大量的實(shí)測(cè)研究工作。
橋梁風(fēng)場(chǎng)的實(shí)測(cè)的難度大、費(fèi)用高,使得橋梁風(fēng)場(chǎng)的實(shí)測(cè)研究一般與健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相結(jié)合。目前,國(guó)內(nèi)外很多大跨橋梁均安裝了包括風(fēng)速儀和振動(dòng)傳感器在內(nèi)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(SHMS),為開(kāi)展橋梁抖振響應(yīng)及風(fēng)特性實(shí)測(cè)研究提供了平臺(tái)。
在國(guó)外,Delaunay 等[118]通過(guò)對(duì)法國(guó)的伊瓦洛茲斜拉橋進(jìn)行了脈動(dòng)風(fēng)及風(fēng)振響應(yīng)的實(shí)測(cè)研究,驗(yàn)證了先前通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)拉條模型與譜方法理論計(jì)算結(jié)合的方法所得的研究成果。Bietry 等[119]在法國(guó)Saint-Nazair斜拉橋的主跨跨中處布置了風(fēng)速儀和加速度傳感器,并對(duì)該橋自然風(fēng)場(chǎng)特性風(fēng)振動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析。Miyata 等[120]對(duì)日本明石海峽大橋上在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)作用下的功率譜密度和縱向風(fēng)速波動(dòng)的空間相關(guān)性進(jìn)行了分析,并對(duì)橋面的橫向位移響應(yīng)作了同步實(shí)測(cè)分析,結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)手冊(cè)中,基于各向同性湍流特性的相干函數(shù)比指數(shù)方程更能代表實(shí)測(cè)結(jié)果; 指數(shù)方程的衰減系數(shù)隨著平均風(fēng)速的增大而有較弱的增長(zhǎng)趨勢(shì)。Frandrsen[121]對(duì)丹麥大貝爾特東懸索橋橋位處自由風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速、風(fēng)向、橋面風(fēng)壓及橋面豎向加速度響應(yīng)進(jìn)行了同步實(shí)測(cè)研究,研究結(jié)果表明:在風(fēng)速較小(大約8 m·s-1),而且風(fēng)向基本垂直(近乎垂直)于橋的軸向時(shí),橋面發(fā)生了側(cè)風(fēng)渦激振動(dòng)并最終導(dǎo)致出現(xiàn)鎖定現(xiàn)象;前沿橋面的風(fēng)壓更適合來(lái)研究渦旋脫落現(xiàn)象;結(jié)構(gòu)的位移幅度能夠影響壓力-加速度的相關(guān)性,而且在鎖定現(xiàn)象時(shí),其相關(guān)性達(dá)到最大。Macdonald[122]對(duì)英國(guó)的塞文二橋斜拉橋上風(fēng)速和加速度響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)分析,結(jié)果表明:實(shí)測(cè)橋位處脈動(dòng)風(fēng)的平均縱向湍流度比設(shè)計(jì)值低,在全尺測(cè)量下幾種模態(tài)的氣動(dòng)阻尼值與由準(zhǔn)定常理論得到的氣動(dòng)阻尼值相差較大。Delong、Zuo 等[123-124]通過(guò)對(duì)斜拉橋風(fēng)雨振情形下進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè),并與風(fēng)振和渦激振動(dòng)這兩種振動(dòng)情形的分析對(duì)比,發(fā)現(xiàn)引起風(fēng)雨振的渦激振動(dòng)類型的激勵(lì)與經(jīng)典Karman 渦旋脫落不同。
香港青馬大橋是國(guó)內(nèi)最早建立完善的風(fēng)與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的橋梁,徐幼麟等[125]基于該橋的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)臺(tái)風(fēng)薩姆的風(fēng)速和橋梁響應(yīng)進(jìn)行了實(shí)測(cè)研究,并將抖振響應(yīng)結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行了比較。Li 等[126]通過(guò)一座大跨度雙箱梁懸索橋建立風(fēng)效應(yīng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并進(jìn)行風(fēng)致振動(dòng)的全尺測(cè)量,獲得了雙箱梁下表面的風(fēng)壓分布,由脈動(dòng)風(fēng)壓的功率譜密度函數(shù)確定了雙箱梁的渦旋脫落頻率,而且還記錄了37 次渦激振動(dòng)現(xiàn)象,通過(guò)分析風(fēng)場(chǎng)特性及渦激振動(dòng)特性,結(jié)果表明:沿橋梁跨度方向的平均風(fēng)速、湍流度是不同的;在雙箱梁下表面前沿附近區(qū)域的平均風(fēng)壓系數(shù)達(dá)到最大值之后迅速減小,脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在角部區(qū)域產(chǎn)生較大的波動(dòng);沿橋跨方向的不均勻風(fēng)場(chǎng)對(duì)全尺測(cè)量橋梁的渦激振動(dòng)有重要影響。劉峰等[127]對(duì)貴州省關(guān)嶺至興仁公路盤(pán)江大橋橋位處設(shè)了風(fēng)速及風(fēng)剖面短期測(cè)風(fēng)點(diǎn)獲得了短期測(cè)風(fēng)資料,并開(kāi)展了短期定點(diǎn)風(fēng)速觀測(cè)以及峽谷內(nèi)低空垂直風(fēng)速觀測(cè),通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)的資料分析發(fā)現(xiàn):該橋位河谷的“狹管效應(yīng)”明顯;對(duì)六次強(qiáng)風(fēng)過(guò)程的分析發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的高頻率脈動(dòng)對(duì)低橋位影響不大。李永樂(lè)、廖海黎等[128]基于已有的風(fēng)速觀測(cè)記錄,對(duì)京滬高速鐵路南京長(zhǎng)江大橋橋址區(qū)的風(fēng)向分布進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析針對(duì)風(fēng)速觀測(cè)記錄的特點(diǎn),證明了利用不同高度處月最大風(fēng)速記錄推算地表粗糙度系數(shù)的可行性; 最后分別根據(jù)原始風(fēng)速觀測(cè)記錄和基本風(fēng)壓分布圖推算了該橋的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速。陳政清等[129-130]在岳陽(yáng)湖大橋進(jìn)行了長(zhǎng)期的斜拉索風(fēng)雨振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),獲得了風(fēng)速等參數(shù)對(duì)風(fēng)雨振的影響規(guī)律,風(fēng)速是拉索風(fēng)雨振的決定因素之一,拉索的振動(dòng)存在某一臨界風(fēng)速。李永樂(lè)、唐康等[131]基于深切峽谷橋址區(qū)的龍江大橋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)速記錄,進(jìn)行了一系列的研究,研究結(jié)果表明,與常規(guī)橋梁的單一風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)不同,山區(qū)大跨度橋梁宜采用考慮主梁及各橋塔風(fēng)特性差異的復(fù)合風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn);氣象站與橋址區(qū)的風(fēng)速相關(guān)性不顯著,相關(guān)性分析宜采用比值法。閔志華等[132]基于東海大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得到的斜拉橋在“羅莎”臺(tái)風(fēng)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和環(huán)境因素的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析了臺(tái)風(fēng)的風(fēng)特征、風(fēng)振結(jié)構(gòu)振動(dòng),結(jié)果表明:臺(tái)風(fēng)期間隨著風(fēng)速的增加紊流強(qiáng)度降低,且橫風(fēng)向紊流強(qiáng)度的改變要較順風(fēng)向紊流強(qiáng)度的變化更加敏感,陣風(fēng)因子隨著風(fēng)速的增加而降低;隨著風(fēng)速的增大,結(jié)構(gòu)的豎向、橫向和扭轉(zhuǎn)加速度是逐漸增大的。李愛(ài)群、王浩、謝靜、謝以順等[133-138]基于潤(rùn)揚(yáng)懸索橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)臺(tái)風(fēng)“麥莎”、“韋帕”、“卡努”以及冬季的強(qiáng)北風(fēng)進(jìn)行了風(fēng)特性實(shí)測(cè)和風(fēng)振響應(yīng)同步觀測(cè),通過(guò)實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)向的數(shù)據(jù)主要探討了橋址區(qū)的強(qiáng)風(fēng)特性分析、 主梁和纜索振動(dòng)響應(yīng)特性分析以及振動(dòng)與風(fēng)速的關(guān)系,通過(guò)實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn):風(fēng)速沿垂直高度的分布服從冪指數(shù)律,紊流強(qiáng)度較高,紊流強(qiáng)度和陣風(fēng)因子之間存在相關(guān)性;隨著風(fēng)速的增大,主梁橫向、豎向和扭轉(zhuǎn)橫向均方根響應(yīng)總體上均有增大趨勢(shì),主纜橫向、豎向加速度均方根響應(yīng)也呈現(xiàn)出隨著風(fēng)速增大而增大的趨勢(shì),且兩岸邊纜振動(dòng)響應(yīng)與風(fēng)速之間的關(guān)系表現(xiàn)得比跨中主纜更為明顯,同一截面上下游纜索加速度響應(yīng)值相差很小,跨中主纜的橫向振動(dòng)響應(yīng)比兩岸邊纜的大;實(shí)測(cè)風(fēng)水平紊流功率譜密度函數(shù)Kaimal 譜吻合得不太理想,低頻段偏低,高頻段偏高。李杏平等[139]通過(guò)對(duì)蘇通長(zhǎng)江大橋橋位處進(jìn)行了為期一年多的風(fēng)特性數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn):湍流強(qiáng)度隨風(fēng)速的增大而增大;湍流積分尺度與風(fēng)速之間存在較好地相關(guān)性,表現(xiàn)為湍流積分尺度隨風(fēng)速的增大而近似線性增大;實(shí)測(cè)冬季強(qiáng)北風(fēng)和夏季臺(tái)風(fēng)的順風(fēng)向紊流功率譜函數(shù)均在低頻部分與Kaimal 譜吻合性較好,而在高頻部分較Kaimal 譜偏高。賴馬樹(shù)金[140]借助于某斜拉橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲得的風(fēng)速和加速度信號(hào),分析了某斜拉橋風(fēng)場(chǎng)特性和風(fēng)致振動(dòng)現(xiàn)象,通過(guò)安裝在兩個(gè)截面上游7 米處風(fēng)速儀記錄的風(fēng)速數(shù)據(jù),分析了兩個(gè)截面上來(lái)流自由風(fēng)場(chǎng)的平均風(fēng)速和平均風(fēng)向角、湍流度、脈動(dòng)風(fēng)功率譜密度函數(shù)以及湍流積分尺度,并對(duì)兩個(gè)截面自由風(fēng)場(chǎng)特性進(jìn)行了比較分析以及空間相關(guān)性分析,同時(shí)也對(duì)比了有車和無(wú)車條件下結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)與平均風(fēng)速的變化關(guān)系,結(jié)果發(fā)現(xiàn):測(cè)定時(shí)間段內(nèi)橋上的風(fēng)速較不平穩(wěn),湍流度較?。槐砻鳟?dāng)來(lái)流自由風(fēng)經(jīng)過(guò)橋面后,平均風(fēng)速減小了,但湍流度急劇增加,隨著來(lái)流平均風(fēng)速的增加,尾流脈動(dòng)風(fēng)的幅值也增加,且近似呈線性關(guān)系;在時(shí)頻域內(nèi),脈動(dòng)風(fēng)的能量分布具有自相似特性;隨著平均風(fēng)速的增加,有車、無(wú)車時(shí)豎向加速度均方值都呈增加趨勢(shì),但有車時(shí),加速度幅值較大且增加明顯,對(duì)于側(cè)向加速度而言,隨著風(fēng)速的增加,加速度幅值也增加且有車、無(wú)車時(shí)增長(zhǎng)趨勢(shì)基本相同;隨著風(fēng)速的增加,結(jié)構(gòu)頻率受風(fēng)速的影響較小,基本穩(wěn)定在一個(gè)值;豎向和側(cè)向總阻尼比都隨平均風(fēng)速的增加而增加,且趨勢(shì)明顯。喻梅等[141]利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行了斜風(fēng)作用下西堠門(mén)大橋的抖振響應(yīng)研究,研究結(jié)果表明:通過(guò)加速度響應(yīng)與平均風(fēng)速相關(guān)性分析可知,隨著平均風(fēng)速的增大,主梁橫向和豎向加速度均方根值增大,扭轉(zhuǎn)加速度均方根與平均風(fēng)速相關(guān)性略小。王浩等[142-143]以蘇通大橋?yàn)閷?duì)象,利用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布研究、臺(tái)風(fēng)“??比^(guò)程橋位處的風(fēng)速實(shí)測(cè)研究和風(fēng)振抖振響應(yīng)的實(shí)測(cè)研究,研究結(jié)果表明:蘇通大橋上的風(fēng)特性監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)合理可靠、橋址區(qū)極值風(fēng)速分布概型接近Weibull 分布,考慮風(fēng)向影響的極值風(fēng)速總體上比不考慮風(fēng)向影響時(shí)的結(jié)果要??; 該橋斜拉索和主梁的抖振加速度均方根值總體上隨風(fēng)速的增大而增大[144];就本次實(shí)測(cè)而言,該橋主梁和斜拉索的抖振加速度響應(yīng)在風(fēng)速大于15 m·s-1時(shí)陡然增大,值得引起注意;迎風(fēng)側(cè)斜拉索的尾流作用對(duì)背風(fēng)側(cè)斜拉索處的風(fēng)環(huán)境存在一定程度的影響。
由于大跨度橋梁風(fēng)場(chǎng)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究工作的復(fù)雜性,關(guān)于橋梁風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究還不夠系統(tǒng)深入,有待于對(duì)橋梁的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步的完善使其發(fā)揮最大功用。
目前國(guó)際上常用的水平和豎向脈動(dòng)風(fēng)速功率譜值(Simiu 譜、Von-Karman 譜和Davenport 譜等)在某些重要頻段內(nèi)相差很大,甚至以倍計(jì)。直接采用標(biāo)準(zhǔn)譜描述臺(tái)風(fēng)影響區(qū)的脈動(dòng)風(fēng)速譜是不太恰當(dāng),需要謹(jǐn)慎對(duì)待。通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析擬合的風(fēng)速功率譜表達(dá)式優(yōu)于常見(jiàn)的4 種標(biāo)準(zhǔn)譜,因此有必要針對(duì)特定的地區(qū)和高度進(jìn)行實(shí)測(cè)對(duì)功率譜密度函數(shù)進(jìn)行修正。但是現(xiàn)有的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不足以歸納出可以替代標(biāo)準(zhǔn)譜的相應(yīng)參數(shù),需要獲取更多的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。
湍流度和湍流積分尺度實(shí)測(cè)的結(jié)果與多國(guó)國(guó)際規(guī)范規(guī)定的取值存在一定差異,脈動(dòng)風(fēng)速豎向相干函數(shù)指數(shù)衰減系數(shù)與國(guó)際上慣用的建議值有明顯差異,說(shuō)明對(duì)于平均風(fēng)速和脈動(dòng)風(fēng)速的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。有學(xué)者通過(guò)改變平均時(shí)距,發(fā)現(xiàn)采用新的平均時(shí)距比通用的10 min 平均時(shí)距能夠更好地反映風(fēng)場(chǎng)特性,因此如何確定一個(gè)合理的平均時(shí)距能夠較好反映風(fēng)速風(fēng)壓特性和風(fēng)速譜模型,尚需進(jìn)行大量的實(shí)測(cè)分析研究和積累。
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)低矮房屋風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究取得了有意義的成果,但是在臺(tái)風(fēng)作用下的低矮房屋風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究仍然開(kāi)展的比較少。由于每次臺(tái)風(fēng)的風(fēng)特性各不相同,所以風(fēng)荷載以及低矮房屋表面風(fēng)壓的實(shí)測(cè)過(guò)程存在難以預(yù)料和不確定的因素;如何確定在增設(shè)建筑構(gòu)造措施條件下合理峰值負(fù)壓以及峰值負(fù)壓產(chǎn)生的機(jī)理問(wèn)題可為低矮房屋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù); 未考慮豎向風(fēng)攻角和豎向脈動(dòng)風(fēng)速的變化,關(guān)于屋面角部區(qū)域現(xiàn)行規(guī)范的計(jì)算方法相對(duì)低估其脈動(dòng)風(fēng)荷載,因此有必要展開(kāi)更多的實(shí)測(cè)研究,把豎向風(fēng)攻角和豎向脈動(dòng)風(fēng)速考慮進(jìn)去。把上述因素考慮進(jìn)去進(jìn)行實(shí)測(cè)研究,才能建立有效適合低矮房屋抗風(fēng)研究的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
隨著我國(guó)沿海地區(qū)高層建筑的高度不斷攀升,200~500 m 的超高層將不斷涌現(xiàn),但是我國(guó)現(xiàn)行的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范對(duì)于高度大于200 m 的高空脈動(dòng)風(fēng)特性還沒(méi)有規(guī)定,因此有必要對(duì)高度大于200 m 展開(kāi)高空強(qiáng)(臺(tái))風(fēng)環(huán)境參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和研究工作。另外對(duì)高層建筑表面脈動(dòng)風(fēng)壓分布特征數(shù)據(jù)的實(shí)測(cè)研究還不是很多,因此對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性還需更多的實(shí)測(cè)研究加以充實(shí)和完善,同時(shí)高層建筑群樓間干擾效應(yīng)會(huì)對(duì)建筑物表面的風(fēng)壓產(chǎn)生影響,因此有必要對(duì)這方面進(jìn)行實(shí)測(cè)研究。
不同地形、不同高度、不同的風(fēng)環(huán)境造成實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)具有一定的差異,因此只針對(duì)某些特定的高度、風(fēng)速和風(fēng)環(huán)境范圍內(nèi)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析出來(lái)的結(jié)論不一定具有普遍性,還需要進(jìn)一步的研究探討,而且強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)特性的實(shí)測(cè)資料還明顯欠缺,因此有必要展開(kāi)大量的實(shí)測(cè)來(lái)得到普適性的結(jié)論。
由于對(duì)大跨空間結(jié)構(gòu)和橋梁進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的費(fèi)用和難度較大,國(guó)內(nèi)外關(guān)于空間結(jié)構(gòu)風(fēng)速風(fēng)壓的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)極少,有待于展開(kāi)大量的實(shí)測(cè)研究工作。關(guān)于橋梁風(fēng)速風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究還不夠系統(tǒng)深入,有待于對(duì)橋梁的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)一步的完善使其發(fā)揮最大功用。
實(shí)測(cè)過(guò)程中的儀器的選擇對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果也有很大的影響,現(xiàn)行的儀器可能會(huì)使實(shí)測(cè)的結(jié)果不夠準(zhǔn)確,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,滿足實(shí)測(cè)風(fēng)速風(fēng)壓的智能儀器也會(huì)得到發(fā)展,數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性能夠得到保證,為風(fēng)工程數(shù)據(jù)資料庫(kù)的完善提供一個(gè)保證。鑒于有些實(shí)測(cè)的難度較大,可以根據(jù)某些相關(guān)關(guān)系或守恒特性建立區(qū)域內(nèi)其他位置與已有風(fēng)速風(fēng)壓資料觀測(cè)點(diǎn)間的聯(lián)系,從而估計(jì)其它位置處的局部風(fēng)特性,因此在進(jìn)行實(shí)測(cè)的同時(shí),相應(yīng)的關(guān)于預(yù)測(cè)方面的理論知識(shí)也應(yīng)該進(jìn)一步的發(fā)展。
[1]顧明,周印,張鋒,等.用高頻動(dòng)態(tài)天平方法研究金茂大廈的動(dòng)力風(fēng)荷載和風(fēng)振響應(yīng)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2008,21(4):55-61.
[2]SAMALI B,KWOK C S,WOOD G S,et al.Wind tunnel tests for wind excited benchmark buildings [J].J Eng Mech ASCE,2004,130(3):447- 450.
[3]顧明.土木結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究進(jìn)展及基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題[C]//第七屆全國(guó)風(fēng)工程和工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議,成都,2006:67-83.
[4]ANDERSEN O J,LOVSETH J.Gale force maritime wind.The Froya data base.Part Ⅰ: Sites and instrumentation,Review of the database [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1995,57(1): 97-109.
[5]SPARKS P R,REID G T,REID W D,et al.Wind conditions in hurricane Hugo by measurement,inference,and experience[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,41(1/3): 55-66.
[6]HARETVEIT K.Full scale and turbulence intensity measurements of gust factors and their relations in hilly terrain[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,1996,61 (2/3):195-205.
[7]SHARMA R N,RICHARDS P J.A re-examination of the characteristic of tropical cyclone winds[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,1999,83(1/3):21-33.
[8]KATO N,OHUKUMA T,KIMJ R,et al.Full scale measurements of wind velocity in two urban areas using an ultrasonic anemometer[J]Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,41(1/3): 67-78.
[9]JOHN Z YIM,CHOU C R.A study of the characteristic structures of strong wind[J].Atmospheric Research,2001,57(3):151-170.
[10]TIELEMAN H W.Strong wind observation in the atmospheric surface layer[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2008,96(1): 41-77.
[11]CAO SHUYANG,TAMURA YUKIO,NAOSHIKIKUCHI,et al.Wind characteristics of a strong typhoon[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2009,97(1): 11-21.
[12]TAMURA Y,IWATANI Y,HIBI K,et al.Profiles of mean wind speeds and vertical turbulence intensities measured at seashore and two inland sites using Doppler sodars[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,2007,95 (6):411-427.
[13]XU Y L,ZHAN S.Field measurements of Di Wang tower during typhoon York [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,2001,89(1):73-93.
[14]HUI M C H,LARSEN A,XIANG H F.Wind turbulence characteristic study at the Stonecutters Bridge site: partⅠ: mean wind and turbulence intensities[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,2009,97(1):22-36.
[15]HUI M C H,LARSEN A,XIANG H F.Wind turbulence characteristic study at the Stonecutters Bridge site: partⅡ: wind power spectral integral length scales and coherences[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,2009,97(1): 48-59.
[16]FU J Y,LI Q S,WU J R,et al.Field measurements of boundary layer wind characteristics and wind-induced responses of super-tall buildings[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2008,96(8/9): 1332-1358.
[17]SHIAU B S,CHEN Y B.In situ measurement of strong wind velocity spectra and wind characteristic at Keelung coastal area of Taiwan[J].Atmospheric Research,2001,57 (3):171-185.
[18]SHIAU B S,CHEN Y B.Observation on wind characteristic and velocity spectra near the ground at the coastal region[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2002,90(12-15):1671-1681.
[19]覃軍,袁業(yè)暢,李燕,等.山區(qū)復(fù)雜地形條件下的風(fēng)場(chǎng)分析[J].氣候與環(huán)境研究,2001,6(4):493-497.
[20]龐加斌,林志興,葛耀君.浦東地區(qū)近地強(qiáng)風(fēng)風(fēng)特性觀測(cè)研究[J].流體力學(xué)試驗(yàn)與測(cè)量,2002,16(3):32-39.
[21]李秋勝,戴益民,李正農(nóng),等.強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“黑格比”登陸過(guò)程中近地風(fēng)場(chǎng)特性[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(4):54-61.
[22]陳凱,余永生,賈叢賢.傍山地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)場(chǎng)特性實(shí)測(cè)研究[J].流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量,2003,17(3):18-22.
[23]王桂玲,蔣維楣.復(fù)雜地形上的低層風(fēng)場(chǎng)特征[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,7(5):1491-495.
[24]肖儀清,孫建超,李秋勝.臺(tái)風(fēng)湍流積分尺度與脈動(dòng)風(fēng)速譜—基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2006,15(5):45-53.
[25]黃世成,周嘉陵,王詠青,等.兩次臺(tái)風(fēng)過(guò)程近地層湍流度和陣風(fēng)因子分析[J].氣象科學(xué),2009,29(4):454-460.
[26]胡尚瑜,宋麗莉,李秋勝.近地邊界層臺(tái)風(fēng)觀測(cè)及湍流特征分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2011,32(4):1-8.
[27]陳麗,李秋勝,吳玖榮,等.中信廣場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)特性及風(fēng)振結(jié)構(gòu)振動(dòng)的同步監(jiān)測(cè)[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2006,15(3):169-174.
[28]徐安,傅繼陽(yáng),趙若紅,等.中信廣場(chǎng)風(fēng)場(chǎng)特性與結(jié)構(gòu)響應(yīng)實(shí)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2009,30(1):115-119.
[29]李正農(nóng),宋克,李秋勝,等.廣州中信廣場(chǎng)臺(tái)風(fēng)特性與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的相關(guān)性分析[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2009,23(4):21-27.
[30]胡尚瑜,李秋勝,李正農(nóng),等.不同平均時(shí)距下近地臺(tái)風(fēng)實(shí)測(cè)風(fēng)特性研究[C]//第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,大連,2007,31-35.
[31]肖儀清,李利孝,吳志學(xué),等.基于近地觀測(cè)的脈動(dòng)風(fēng)速譜研究[C]// 第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2007:19-25.
[32]李秋勝,馬存明,張雙喜,等.沿海城市中心風(fēng)場(chǎng)特性及香港國(guó)際金融中心風(fēng)振振動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)[C]//第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,大連,2007:208-215.
[33]宋麗莉,吳戰(zhàn)平,秦鵬,等.復(fù)雜山地近地層強(qiáng)風(fēng)特性分析[J].氣象學(xué)報(bào),2009,67(3):452-460.
[34]張朝能,寧平,沈武艷,等.高原山區(qū)城市流場(chǎng)觀測(cè)研究[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào),2008,33(4):77-80.
[35]方平治,趙兵科,邵德民,等.“圣帕”臺(tái)風(fēng)登陸前后的近地風(fēng)場(chǎng)特征[C]// 煙臺(tái),第十四屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2009:57-62.
[36]郅倫海,李秋勝,胡非.城市地區(qū)近地強(qiáng)風(fēng)特性實(shí)測(cè)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,36(2):8-12.
[37]史文海,李正農(nóng),張傳雄.溫州地區(qū)近地強(qiáng)風(fēng)特性實(shí)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(10):34-40.
[38]蘇志,張瑞波,周紹毅,等.北部灣沿?;撅L(fēng)壓和陣風(fēng)風(fēng)壓分析[J].熱帶地理,2010,30(2):141-144.
[39]徐安,傅繼陽(yáng),趙若紅,等.土木工程相關(guān)的臺(tái)風(fēng)近地風(fēng)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)報(bào),2010,28(1):23-30.
[40]胡尚瑜,李秋勝.低矮房屋風(fēng)荷載實(shí)測(cè)研究(Ⅰ)—登陸臺(tái)風(fēng)近地邊界層風(fēng)特性[J].土木工程學(xué)報(bào),2012,45(2):77-84.
[41]王旭,黃鵬,顧明.基于臺(tái)風(fēng)“梅花”的近地層湍流積分尺度實(shí)測(cè)分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)報(bào),2010,40(10):1491-1497.
[42]王旭,黃鵬,顧明.臺(tái)風(fēng)“梅花”影響下近地風(fēng)脈動(dòng)特性[J].土木工程學(xué)報(bào),2013,46(2):54-61.
[43]李正農(nóng),吳衛(wèi)祥,王志峰.北京郊外地面風(fēng)場(chǎng)特性實(shí)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2013,34(9):82-90.
[44]史文海,李正農(nóng),吳建佳.近地面強(qiáng)風(fēng)不同間隔滑動(dòng)平均統(tǒng)計(jì)特性的對(duì)比分析[J].空氣動(dòng)力學(xué)報(bào),2013,31(5):611-622.
[45]史文海,李正農(nóng),張傳雄.溫州不同時(shí)距下近地臺(tái)風(fēng)特性觀測(cè)研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)報(bào),2011,29(2):211-216.
[46]史文海,李正農(nóng),秦良忠,等.近地面與超高空臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)不同時(shí)距湍流特性對(duì)比分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2012,33(11):18-26.
[47]李秋勝,郅倫海,胡非.沙塵暴天氣下城市中心邊界層風(fēng)剖面觀測(cè)及分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2009,42(12):83-90.
[48]龍水,李秋勝,王云杰.強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“尤特”近地風(fēng)特性實(shí)測(cè)分析[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2014,23(6):70-78.
[49]陳伏彬,李秋勝,胡尚瑜,等.開(kāi)闊地貌臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與風(fēng)洞試驗(yàn)應(yīng)用研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2015,45(2):89-94.
[50]SPARKS P R,SCHI S D,REINHOLD T.A.wind damage to envelopes of houses and consequent insurance losses[J].Journal of wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1994(53):45-155.
[51]EATON K J,MAYNE J R.The measurement of wind pressures on two storey houses at Aylesbury[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1975,1(1):67-109.
[52]APPERLEY L,SURRY D,STATHOPOULOS T,et al.Comparative measurements of wind pressure on a model of the full-scale experimental house at Aylesbury [J].Journal of wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1979,4(3/4): 207-228.
[53]SILL B L,COOK N J,F(xiàn)ANG C.The Aylesbury comparative experiment: a final report [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,1992,43(1/3):1553-564.
[54]RICHARDSON G M,ROBERTSON A P,Hoxey R P,et al.Full-scale and model investigations of pressures on an industrial/agricultural building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1990,36(Part 2):1053-1062.
[55]RICHARDSON G M,SURRY D.The Silsoe building: a comparison of pressure coefficients and spectra at model and full-scale[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,43(1/3):1653-1664.
[56]DALLEY S.Surface pressure spectra on a model of the Silsoe structures building and comparison with full-scale [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1996,60(4):177-187.
[57]LEVITAN M L,MEHTA K C,VANN W P,et al.Field measurements of pressures on the Texas Tech building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1991,38(2/3):227-234.
[58]MEHTA K C,LEVITAN M L,IVERSON R E,et al.Roof corner pressures measured in the field on a low building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,42(1/3):181-192.
[59]LEVITAN M L,MEHTA K C.Texas Tech field experiments for wind loads: PartⅠ.Building and pressure measuring system [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,43(1/3):1565-1576.
[60]LEVITAN M L,MEHTA K C.Texas Tech field experiments for wind loads:PartⅡ:Meteorological instrumentation and terrain parameters [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,43(1/3):1577-1588.
[61]YEATTS B B,MEHTA K C,SMITH D A.Field experiments for wind effects on low buildings[C]//Proceedings of the ninth International Conference on Wind Engineering.New Delhi: Wiley Eastern Ltd,1995.
[62]BANKS D,MERONEY R N,SARKAR P P,et al.Flow visualization of concical vortices on flat roofs with simultaneous surface pressure measurement[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2000,84(1):65-85.
[63]WU F,SHARKAR P P,MEHTA K C,et al.Influence of incident wind turbulence on pressure fluctuations near flat-roof corners[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2001,89(5):403-420.
[64]RICHARDS P J,HOXEY R P.Wind pressures on the roof of a 6m cube [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2007,10(12):1-10.
[65]RICHARDS P J,HOXEY R P.Wind loads on the roof of a 6m cube [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2008,96(6/7):984-993.
[66]PORTERFIELD M L,JONES N P.The development of a field measurement instrumentation system for low-rise construction[J].Wind & Structions,2001,4(3):247-260.
[67]CARACOGLIA L,JONES N P.Analysis of full-scale wind and pressure measurements on a low-rise building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,2009,97 (5):157-173.
[68]APONTE-BERMUDEZ L D.Measured hurricane wind pressure on full-scale residential structures: analysis and comparison to wind tunnel studies and ASCE-7[D].Gainesville:University of Florida,2006.
[69]LIU Z,PREVATT D O,APONTE-BERMUDEZ L D,et al.Field measurement and wind tunnel simulation of hurricane wind loads on a single family dwelling [J].Engineering Structures,2009,31(10):2265-2274.
[70]李秋勝,戴益民,李正農(nóng).可移動(dòng)式低矮房屋風(fēng)壓的實(shí)測(cè)研究[C]//第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,大連,2007:868-874.
[71]李秋勝,胡尚瑜,黃建平,等.雙坡屋面低矮房屋風(fēng)荷載實(shí)測(cè)研究[C]//第十四屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集, 煙臺(tái),2009:743-748.
[72]李秋勝,胡尚瑜,戴益民.低矮房屋屋面實(shí)測(cè)峰值風(fēng)壓分析[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào),自然科學(xué)報(bào),2010,37(6):11-16.
[73]李秋勝,戴益民,李正農(nóng).強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“黑格比”作用下低矮房屋風(fēng)壓特性[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(4):62-68.
[74]李秋勝,戴益民,李正農(nóng).低矮房屋風(fēng)荷載實(shí)測(cè)研究(Ⅱ)—雙坡屋面風(fēng)壓特征分析[J].土木工程學(xué)報(bào),2012,45(4):1-8.
[75]LI Q S,HU S Y,DAI Y M,et al.Field measurements of extreme pressures on a flat roof of a low-rise building during typhoons[J].Journal of wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2012,111(1):14-29.
[76]戴益民,李秋勝,李正農(nóng).低矮房屋屋面風(fēng)壓特性的實(shí)測(cè)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2008,41(6):9-13.
[77]戴益民,李秋勝,李正農(nóng).低矮房屋屋面風(fēng)壓的實(shí)測(cè)及分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2009,39(7):88-96.
[78]戴益民,李秋勝,李正農(nóng).低矮房屋的風(fēng)載特性—近地風(fēng)剖面變化規(guī)律的研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2009,42(3):42-48.
[79]戴益民,李秋勝,李正農(nóng).低矮房屋風(fēng)荷載的實(shí)測(cè)及風(fēng)洞試驗(yàn)研究[C]//第十四屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,煙臺(tái),2009:743-742.
[80]戴益民,李秋勝.低矮房屋迎風(fēng)屋面局部風(fēng)壓特性研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2011,41(6):103-109.
[81]胡尚瑜,李秋勝,黃建平,等.臺(tái)風(fēng)作用下低矮房屋屋面角部峰值壓力實(shí)測(cè)研究[J].土木工程學(xué)報(bào), 2012,45(8):15-24.
[82]胡尚瑜,李秋勝,戴益民,等.近地臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)特性及低矮房屋風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2013,34(6):30-38.
[83]王旭,黃鵬,顧明.海邊坡角可調(diào)試驗(yàn)房風(fēng)荷載現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].振動(dòng)與沖擊,2012,31(5):176-182.
[84]ELLIS B R.Full-scale measurements of the dynamic characteristics of buildings in the UK[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1996,59(2/3): 365-382.
[85]KATO N,NIIHORI Y,KURITA T,ET AL.Full-scale measurement of wind-induced internal pressures in a high-rise building[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1997,69-71:619-630.
[86]JUN.KANDA,TAKESHI OHKUMA.Recent developments in full-scale wind pressure measurements in Japan[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1998,33(1/3):243- 252.
[87]HARIKRISHNA P,SHANMUGASUNDARAM J,GOMATHINAYAGAMA S,ET AL.Analytical and experimental studies on the gust response of a 52 m tall step lattice tower under wind loading [J].Computers and Structures,1999,70(2):149-160.
[88]GLANVILLE M J,KWOK K C K.Dynamic characteristics and wind induced response of a steel frame work[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1995(54/55):133-149.
[89]MOMOMURA Y,MARUKAWA H,OKAMURA T,ET AL.Full-scale measurements of wind-induced vibration of a transmission line system in a mountainous area[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1997(72):241-252.
[90]SATOSHI S,MASAYASE S,HISASHI M.Full scale measurements of wind force acting on a 200m concrete chimney and the chimney’s response[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1992,41-44(1/3):2165-2176.
[91]RUSCHEWEYH H,GALEMANN T.Full-scale measurements of wind-induced oscillations of chimneys[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1996,65(1/3):55-62.
[92]孫天風(fēng),周良茂.無(wú)肋雙曲線型冷卻塔風(fēng)壓分布的全尺寸測(cè)量和風(fēng)洞研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào),1983,12 (4):68-76.
[93]周良茂,李培華.兩個(gè)鄰近全尺寸雙曲冷卻塔風(fēng)壓分布的測(cè)量[J].氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量制,1992,6(3):37- 44.
[94]周文超,黃鵬,顧明.臺(tái)風(fēng)作用下格構(gòu)式塔架風(fēng)振響應(yīng)研究[J].建筑結(jié)構(gòu),2014(44):759-763.
[95]申建紅,李春祥.強(qiáng)風(fēng)作用下超高層建筑風(fēng)場(chǎng)特性的實(shí)測(cè)研究[J].振動(dòng)與沖擊,2010,29(5):62-68.
[96]LI Q S,YANG K,WONG C K,ET AL.The effect of amplitude-dependent damping on wind-induced vibrations of a super tall building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2003,91(9):1175-1198.
[97]LI Q S,WU J R,LIANG S G,ET AL.Full scale measurements and numerical evaluation of wind-induced vibration of a 63-storey reinforced concrete tall building [J].Engineering Structures,2004,26(12): 1779-1794.
[98]LI Q S,XIAO Y Q,WONG C K,ET AL.Field measurements of typhoon effects on a super tall building [J].Engineering Structures,2004,26(2): 233-244.
[99]LI Q S,XIAO Y Q,WONG C K.Full-scale monitoring of typhoon effects on super tall buildings [J].Journal of Fluids and Structures,2005,20(5):697-717.
[100]LI Q S,F(xiàn)U J Y,XIAO Y Q,ET AL.Wind tunnel and full-scale study of wind effects on China’s tallest building [J].Engineering Structures,2006,28:1745-1758.
[101]LI Q S,WU J R.Time-frequency analysis of typhoon effects on a 79-story tall building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2007,95(12):1648-1666.
[102]LI Q S,XIAO Y Q,F(xiàn)U J Y,ET AL.Full-scale measurements of wind effects on the Jin Mao building [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2007,95(6):445-466.
[103]LI Q S,XIAO Y Q,WU J R.Typhoon effects on super-tall building[J].Journal of Sound and Vibration,2008,313(3/5):581-602
[104]李秋勝,趙林,朱樂(lè)東.臺(tái)風(fēng)101 大樓風(fēng)振響應(yīng)實(shí)測(cè)及分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2010,31(3):24-31.
[105]FU J R,WU J R,XU A,ET AL.Full-scale measurements of wind effects on Guangzhou West Tower [J].Engineering Struc tures,2012,35:120-139.
[106]WU J R,LIU P F,LI Q S.Effects of amplitude-dependent damping and time constant on wind-induced reponses of super tall building[J].Computers and Structures,2007,85(15/16):1165-1176.
[107]武占科,趙林,朱樂(lè)東.上海環(huán)球金融中心工地場(chǎng)地良態(tài)風(fēng)環(huán)境特性觀測(cè)分析[J].結(jié)構(gòu)工程師,2009,25(2):98-103.
[108]武占科,趙林,朱樂(lè)東.“羅莎”(0716)臺(tái)風(fēng)高空實(shí)測(cè)脈動(dòng)風(fēng)特性分析[J].空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào),2010,28(3):291-296.
[109]顧明,匡軍,全涌,等.上海環(huán)球金融中心大樓頂部風(fēng)速實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析[J].振動(dòng)與沖擊,2009,28(12):114-122.
[110]史文海,李正農(nóng),羅疊峰,等.臺(tái)風(fēng)“鲇魚(yú)”作用下廈門(mén)沿海某超高層建筑的風(fēng)場(chǎng)風(fēng)壓特性實(shí)測(cè)研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),2012,33(1):1-9.
[111]馬春艷,蘇波,徐小兵,等.大跨結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)特性現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的研究綜述[J].鋼結(jié)構(gòu),2012(5):152-158.
[112]YOSHIDA M,KONDO K,SUZUKI M.Fluctuating wind pressure measured with tubing system [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1990(36):351-360.
[113]APPERLEY L W,PIRSIS N G.Model/full-scale pressure measurements on a grandstand [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1986(23):199-259.
[114]PIRSIS N G,APPERLEY L W.Further full-scale and model pressure measurements on a cantilever grandstand [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamic,1991,38(2/3):439-448.
[115]陳伏彬,李秋勝,李正農(nóng),等.廣州國(guó)際會(huì)展中心鋼屋蓋現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[C]//第十三屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,大連,2007:404-409.
[116]傅繼陽(yáng),趙若紅,徐安,等.大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的風(fēng)洞試驗(yàn)與原型實(shí)測(cè)研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)報(bào),2010,37(9):12-18.
[117]張志宏,劉中華,董石麟.強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)作用下大跨空間索桁體系現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)壓風(fēng)振實(shí)測(cè)研究[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)報(bào),2013,42(5):546-550.
[118]DELAUNAY D,GRILLAUD G.Field measurements of the wind-induced response of a cable stayed bridge:Validation of provisional studies[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1998(74/76):883-890.
[119]BIETRY J,DELAUNAY D,CONTI E.Comparison of full-scale measurement and computation of wind effects on a cablestayed bridge[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,1995,57(2/3):225-235.
[120]MIYATA T,YAMADA H,KATSUCHI H,ET AL.Full-scale measurement of Akashi-Kaikyo Bridge during typhoon [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2002,90(11/15):1517-1527.
[121]FRANDRSEN J B.Simultaneous pressures and accelerations measured full-scale on the Great Belt East suspension bridge [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2001,89(1):95-129.
[122]MACDONALD JOHN H G.Evaluation of buffeting predictions of a cable-stayed bridge from full-scale measurements [J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2003,91(12/15):1465-1483.
[123]ZUO DELONG,JONES NICHOLAS P.Interpretation of field observations of wind- and rain-wind-induced stay cable vibrations[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2010,98(2):73-87.
[124]ZUO D,JONES N P,MAIN J A.Field observation of vortex- and rain-wind-induced stay-cable vibrations in a three-dimensional environment[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2008,96(6/7):1124-1133.
[125]XU Y L,ZHU L D.Buffeting response of long-span cable-supported bridges under skew winds.Part 2: case study [J].Journal of Sound and Vibration,2005,281(2/5):675-697.
[126]LI HUI,LAIMA SHUJIN,ZHANG QIANGQIANG,ET AL.Field monitoring and validation of vortex-induced vibrations of a long-span suspension bridge[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2014(124):54-67.
[127]劉峰,許德德,陳正洪.北盤(pán)江大橋設(shè)計(jì)風(fēng)速及脈動(dòng)風(fēng)頻率的確定[J].中國(guó)港灣建設(shè),2002:23-27.
[128]李永樂(lè),廖海黎,強(qiáng)士中.京滬高速鐵路南京長(zhǎng)江大橋橋址區(qū)風(fēng)特性研究[J].橋梁建設(shè),2002:5-7.
[129]陳政清,柳成蔭,倪一清.洞庭湖大橋拉索風(fēng)雨振中的風(fēng)場(chǎng)參數(shù)[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,1(1):52-57.
[130]陳政清.斜拉索風(fēng)雨振現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)與振動(dòng)控制[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005,22(4):5-10.
[131]李永樂(lè),唐康,蔡憲棠.山區(qū)大跨度橋梁復(fù)合風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)研究[C].第十四屆全國(guó)結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2009.
[132]閔志華,孫利民,淡丹輝.臺(tái)風(fēng)下斜拉橋風(fēng)振振動(dòng)和動(dòng)力特性分析[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)報(bào),2009,37(9):1139-1173.
[133]李愛(ài)群,王浩,謝以順.基于SHMS 的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)強(qiáng)風(fēng)特性[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,37(3):508-511.
[134]王浩,李愛(ài)群,謝以順.臺(tái)風(fēng)“麥莎”作用下潤(rùn)揚(yáng)懸索橋抖振響應(yīng)實(shí)測(cè)研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào),2008,26(3):706-712.
[135]王浩,李愛(ài)群,黃瑞新,等.潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)韋帕臺(tái)風(fēng)特性現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].工程力學(xué),2009,26(4):128-133.
[136]王浩,李愛(ài)群,謝靜,等.基于斜風(fēng)分解的臺(tái)風(fēng)韋帕作用下潤(rùn)揚(yáng)懸索橋抖振響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào),2009,22(4):430-437.
[137]謝靜,李愛(ài)群,王浩.基于SHMS 的潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)北風(fēng)特性的研究[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2009,29(2):213-218.
[138]謝以順,李愛(ài)群,王浩.潤(rùn)揚(yáng)懸索橋橋址區(qū)實(shí)測(cè)強(qiáng)風(fēng)特性的對(duì)比研究[J].空氣動(dòng)力學(xué)報(bào),2009,27(1):47-51.
[139]李杏平,李愛(ài)群,王浩,等.基于長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的蘇通大橋橋址區(qū)風(fēng)特性研究[J].振動(dòng)與沖擊,2010,29(10):82-85 .
[140]賴馬樹(shù)金.基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的某斜拉橋風(fēng)場(chǎng)特性及風(fēng)效應(yīng)分析[D].哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,2009.
[141]喻梅,廖海黎,謝靜,等.大跨度橋梁斜風(fēng)作用下抖振響應(yīng)實(shí)測(cè)及風(fēng)洞試驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2010,27(3):51-56.
[142]王浩,王龍花,樊星辰,等.基于健康監(jiān)測(cè)的蘇通大橋風(fēng)速風(fēng)向聯(lián)合分布研究[J].橋梁建設(shè),2013,43(5):55-61.
[143]王浩,程懷宇,李愛(ài)群,等.臺(tái)風(fēng)“??弊饔孟绿K通大橋抖振全過(guò)程實(shí)測(cè)研究[J].橋梁建設(shè),2014,44(4):15-21.
[144]王浩,李愛(ài)群,謝靜,等.臺(tái)風(fēng)作用下超大跨度斜拉橋抖振響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2010,43(7):71-78.