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第1章 绪言1

1.1 风的基本概念1

1.1.1 风的成因1

1.1.2 风力等级2

1.2 自然风分类2

1.2.1 季风3

1.2.2 热带气旋3

1.2.3 温带气旋5

1.2.4 龙卷风5

1.2.5 雷暴7

1.3 风致灾害7

1.3.1 基本情况7

1.3.2 典型案例7

1.4 风对结构的作用13

1.4.1 风速风压关系13

1.4.2 结构风效应13

1.5 结构风工程16

1.5.1 研究内容16

1.5.2 研究方法17

1.5.3 学科发展19

思考题20

第2章 大气边界层风特性21

2.1 大气边界层简介21

2.2 平均风剖面22

2.2.1 对数律22

2.2.2 指数律23

2.2.3 幂函数律24

2.3 特异风剖面25

2.3.1 台风25

2.3.2 雷暴风26

2.3.3 龙卷风26

2.4 层流和湍流27

2.4.1 雷诺数效应27

2.4.2 分类描述28

2.5 湍流流动特性29

2.5.1 湍流强度30

2.5.2 湍流积分尺度31

2.5.3 湍流功率谱32

2.5.4 空间相关性33

2.5.5 阵风因子34

2.6 不同地面粗糙度划分标准34

2.6.1 变化规律35

2.6.2 计算方法37

2.7 风速地形修正38

2.7.1 地形影响39

2.7.2 地形修正系数39

2.7.3 地形对特异风的影响41

2.7.4 算例分析41

思考题44

第3章 结构风工程基础知识45

3.1 结构动力学基础45

3.1.1 基本方程45

3.1.2 单自由度体系振动45

3.1.3 多自由度体系振动49

3.2 随机振动基础52

3.2.1 随机变量52

3.2.2 随机过程55

3.2.3 单自由度体系随机振动58

3.2.4 多自由度体系随机振动61

3.3 流体力学基础62

3.3.1 流体基本知识62

3.3.2 流体运动描述64

3.3.3 流体与流动分类65

3.3.4 流体力学基本方程66

3.4 结构抗风安全性和可靠度68

3.4.1 结构安全性指标68

3.4.2 结构可靠指标69

3.4.3 结构可靠度计算方法71

3.4.4 中国标准可靠指标76

3.4.5 抗风可靠指标简化算法77

思考题77

第4章 结构风荷载78

4.1 平均风荷载78

4.1.1 基本风速和基本风压78

4.1.2 平均风荷载80

4.2 脉动风荷载86

4.2.1 准定常假定86

4.2.2 非定常假定88

4.2.3 风速功率谱90

4.2.4 空间相干函数93

4.3 极值风荷载94

4.3.1 极限分布原理94

4.3.2 极值分布97

4.3.3 风速母体分布99

4.3.4 阈值法101

4.3.5 非高斯风压特征102

4.3.6 极值风压算法103

4.4 算例分析105

4.4.1 算例1105

4.4.2 算例2112

思考题118

第5章 结构风效应119

5.1 静力风效应119

5.1.1 静力风荷载与三分力系数119

5.1.2 风致静力失稳模型122

5.2 风致振动124

5.2.1 风振类型124

5.2.2 风振分析方法124

5.3 顺风向抖振124

5.3.1 风振系数125

5.3.2 位移响应126

5.3.3 背景响应与共振响应127

5.4 横风向涡激共振130

5.4.1 涡激共振分类131

5.4.2 判定标准131

5.4.3 分析方法133

5.5 自激振动134

5.5.1 驰振135

5.5.2 颤振137

5.6 等效静风荷载139

5.6.1 基本概念139

5.6.2 计算方法139

5.6.3 算例分析144

5.7 风致疲劳145

5.7.1 计算方法145

5.7.2 算例分析147

思考题149

第6章 风洞试验技术150

6.1 风洞与风洞试验概况150

6.1.1 风洞基本构成150

6.1.2 风洞分类151

6.1.3 风洞发展史153

6.2 相似性理论154

6.2.1 相似准则154

6.2.2 相似条件确定155

6.2.3 基本试验参数的确定157

6.3 风洞试验设备与流场模拟159

6.3.1 风洞测量设备159

6.3.2 大气边界层模拟161

6.4 建筑模型风洞试验162

6.4.1 建筑模型风洞试验类型与用途162

6.4.2 刚体模型测压试验163

6.4.3 高频天平测力试验164

6.4.4 气动弹性测振试验166

6.5 算例分析168

6.5.1 电视塔高频天平测力试验168

6.5.2 超高层建筑刚体模型测压试验171

6.5.3 桥梁气动弹性测振试验174

思考题177

第7章 计算风工程178

7.1 计算风工程理论基础178

7.1.1 计算流体动力学概述178

7.1.2 计算流体力学基本方程179

7.2 湍流数值模拟方法及物理模型183

7.2.1 模拟方法介绍183

7.2.2 RANS湍流模型分类186

7.2.3 模型的选择与应用193

7.3 网格划分技术194

7.3.1 网格划分简介194

7.3.2 结构与非结构网格194

7.3.3 壁面与近壁面网格处理195

7.3.4 网格质量评价标准196

7.4 边界条件与求解设置197

7.4.1 边界条件类型与设定197

7.4.2 计算参数求解设置200

7.4.3 数值模拟稳态计算策略202

7.5 算例分析205

7.5.1 大型风力机205

7.5.2 超高层建筑209

思考题212

参考文献213

附录A 各国规范主要参数对比216

Ⅰ.地貌类别216

Ⅱ.设计风速220

Ⅲ.体型系数220

Ⅳ.风振系数222

附录B 南京航空航天大学风洞实验室简介225

Ⅰ.概述225

Ⅱ.试验设备226

Ⅲ.风洞分类226

Ⅳ.研究领域226

Ⅴ.已承担的抗风研究课题与项目227