重大建筑與橋梁強(qiáng)：臺(tái)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(qiáng)/臺(tái)風(fēng)災(zāi)變研究4
1.2.1強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)致災(zāi)模型5
1.2.2登陸臺(tái)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(jī)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(xì)化模擬7
1.2.5重大建筑與橋梁風(fēng)振多尺度模擬與驗(yàn)證8
1.3研究現(xiàn)狀與展望8
1.3.1強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)邊界層風(fēng)場(chǎng)時(shí)空特性、效應(yīng)模擬與預(yù)測(cè)模型9
1.3.2登陸臺(tái)風(fēng)非平穩(wěn)、非定常結(jié)構(gòu)氣動(dòng)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(jī)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(xì)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(dòng)多尺度物理模擬與驗(yàn)證16
1.4科學(xué)意義與作用17
參考文獻(xiàn)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(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)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(dòng)力模型與識(shí)別26
2.2.3三維氣動(dòng)力CFD數(shù)值識(shí)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(xì)化數(shù)值模擬28
2.2.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證29
2.2.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機(jī)理與控制措施30
2.3科學(xué)研究目標(biāo)31
2.3.1強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型32
2.3.2結(jié)構(gòu)氣動(dòng)力數(shù)學(xué)模型與識(shí)別32
2.3.3三維氣動(dòng)力CFD數(shù)值識(shí)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(xì)化數(shù)值模擬32
2.3.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證33
2.3.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機(jī)理與控制措施33
2.4課題設(shè)置情況33
第3章強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)空特性數(shù)據(jù)庫和模擬模型35
3.1強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)三維時(shí)空特性分析35
3.1.1《臺(tái)風(fēng)渦旋測(cè)風(fēng)數(shù)據(jù)判別規(guī)范》36
3.1.2臺(tái)風(fēng)風(fēng)況三維時(shí)空特性分析38
3.2強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)空特性數(shù)據(jù)庫57
3.2.1登陸臺(tái)風(fēng)實(shí)地實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)庫58
3.2.2臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)庫查詢系統(tǒng)59
3.3強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)空效應(yīng)數(shù)值模擬61
3.3.1臺(tái)風(fēng)過程風(fēng)速的隨機(jī)數(shù)值模擬61
3.3.2臺(tái)風(fēng)眼壁強(qiáng)風(fēng)關(guān)鍵風(fēng)工程參數(shù)的數(shù)學(xué)擬合85
3.3.3臺(tái)風(fēng)脈動(dòng)風(fēng)速譜模型93
參考文獻(xiàn)122
第4章臺(tái)風(fēng)氣候結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)速數(shù)值模擬124
4.1隨機(jī)臺(tái)風(fēng)模型與數(shù)值模擬分析124
4.1.1臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)解析模型124
4.1.2臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)關(guān)鍵參數(shù)取值125
4.1.3臺(tái)風(fēng)數(shù)值模型的實(shí)測(cè)驗(yàn)證127
4.2中國沿海受臺(tái)風(fēng)影響地區(qū)風(fēng)速分布131
4.2.1臺(tái)風(fēng)影響統(tǒng)計(jì)131
4.2.2臺(tái)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(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)精細(xì)化預(yù)測(cè)模型134
4.3.1工程臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)精細(xì)化模擬134
4.3.2工程臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)精細(xì)化預(yù)測(cè)模型的建立135
4.3.3歷史臺(tái)風(fēng)個(gè)例模擬137
4.3.4目標(biāo)臺(tái)風(fēng)路徑模擬140
4.3.5目標(biāo)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度模擬141
4.3.6精細(xì)風(fēng)場(chǎng)動(dòng)力降尺度142
4.3.7基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的同步訂正技術(shù)145
參考文獻(xiàn)150
第5章非平穩(wěn)和非定常氣動(dòng)力模型與識(shí)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(shí)別方法161
5.1.3高紊流和非平穩(wěn)氣動(dòng)靜力作用效應(yīng)168
5.2超高層建筑風(fēng)力、氣動(dòng)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(dòng)阻尼及等效靜力風(fēng)荷載170
5.2.2建筑模型風(fēng)洞試驗(yàn)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(jì)風(fēng)荷載概率性方法196
參考文獻(xiàn)209
第6章三維氣動(dòng)力CFD數(shù)值識(shí)別與高雷諾數(shù)效應(yīng)211
6.1典型橋梁斷面三維氣動(dòng)力模型參數(shù)的數(shù)值識(shí)別211
6.1.1二維和三維橋梁氣動(dòng)力CFD數(shù)值識(shí)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)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(xì)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(xiàn)292
第7章結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)全過程精細(xì)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(tái)294
7.1.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)精細(xì)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(dòng)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(tái)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(tái)341
參考文獻(xiàn)348
第8章結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證350
8.1超大跨橋梁風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與驗(yàn)證350
8.1.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度物理模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證350
8.1.2基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的大跨度橋梁風(fēng)致振動(dòng)實(shí)測(cè)特征識(shí)別355
8.2超高層建筑風(fēng)致行為多尺度模擬與驗(yàn)證358
8.2.1強(qiáng)風(fēng)作用下超高層建筑風(fēng)致響應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與驗(yàn)證359
8.2.2超高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與驗(yàn)證372
8.2.3超高層建筑風(fēng)效應(yīng)的風(fēng)洞試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證375
8.2.4現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)方法與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法380
8.2.5臺(tái)風(fēng)登陸過程追風(fēng)房實(shí)測(cè)研究386
8.3超大空間結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與驗(yàn)證387
8.3.1大跨度屋蓋風(fēng)效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)與驗(yàn)證388
8.3.2開敞式傘形膜結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)401
參考文獻(xiàn)412
第9章結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機(jī)理與控制措施414
9.1橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變氣動(dòng)控制措施與原理415
9.1.1加勁梁顫振災(zāi)變與主動(dòng)控制415
9.1.2加勁梁顫振及渦激共振的被動(dòng)氣動(dòng)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(yàn)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(dòng)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(dòng)453
9.4懸索橋分離式雙箱梁渦激振動(dòng)細(xì)觀機(jī)理462
9.4.1節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)462
9.4.2渦激振動(dòng)特征465
9.4.3渦激振動(dòng)旋渦脫落特征469
9.4.4渦激振動(dòng)細(xì)觀機(jī)理472
9.5鈍體結(jié)構(gòu)風(fēng)振的被動(dòng)吹氣流動(dòng)控制472
9.5.1風(fēng)洞試驗(yàn)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(yàn)研究488
9.7張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈失穩(wěn)機(jī)理研究494
9.7.1膜結(jié)構(gòu)氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn)494
9.7.2張拉膜結(jié)構(gòu)氣彈失穩(wěn)機(jī)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(jì)505
參考文獻(xiàn)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(qiáng)/臺(tái)風(fēng)風(fēng)場(chǎng)時(shí)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(dòng)力模型與識(shí)別515
10.1.3三維氣動(dòng)力CFD數(shù)值識(shí)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(xì)化數(shù)值模擬521
10.1.5結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)多尺度模擬與實(shí)測(cè)驗(yàn)證524
10.1.6結(jié)構(gòu)風(fēng)致災(zāi)變機(jī)理與控制措施527
10.1.7重大建筑與橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)災(zāi)變模擬集成531
10.2研究進(jìn)展與趨勢(shì)533
10.2.1強(qiáng)/臺(tái)風(fēng)邊界層風(fēng)場(chǎng)時(shí)空特性、效應(yīng)模擬與預(yù)測(cè)模型533
10.2.2結(jié)構(gòu)非平穩(wěn)、非定常結(jié)構(gòu)氣動(dòng)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(xì)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(dòng)多尺度物理模擬與驗(yàn)證546
10.3發(fā)展態(tài)勢(shì)與展望549
10.3.1自然風(fēng)特性研究發(fā)展態(tài)勢(shì)549
10.3.2大跨度橋梁風(fēng)效應(yīng)機(jī)理和理論研究發(fā)展態(tài)勢(shì)552
10.3.3超高層建筑風(fēng)效應(yīng)機(jī)理和理論研究發(fā)展態(tài)勢(shì)556
10.3.4大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和機(jī)理研究發(fā)展態(tài)勢(shì)557
10.3.5結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)和機(jī)理的計(jì)算流體力學(xué)方法研究態(tài)勢(shì)559
10.3.6結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)分析理論和風(fēng)洞試驗(yàn)方法的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)驗(yàn)證研究態(tài)勢(shì)559
10.3.7結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究風(fēng)洞試驗(yàn)裝備發(fā)展態(tài)勢(shì)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(xiàn)564