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第1章 绪论1

1.1 风的特性1

1.1.1 气象特性1

1.1.2 风的基本概念1

1.1.3 风强度的表示方法3

1.1.4 风速与风压关系5

1.2 土木工程结构风灾6

1.2.1 台风灾害6

1.2.2 大风及飓风灾害7

1.2.3 龙卷风灾害7

1.2.4 重要结构物风毁典型事例7

1.3 风对结构的作用及设计要求9

1.3.1 风对结构的作用9

1.3.2 抗风设计9

1.3.3 抗风设计要求11

思考与练习13

第2章 结构上的静力风14

2.1 基本风速和基本风压15

2.1.1 基本风速15

2.1.2 基本风压20

2.2 结构上的静力风荷载28

思考与练习34

第3章 结构上的脉动风36

3.1 概述36

3.2 随机振动中的几个基本概念36

3.2.1 随机过程的概念36

3.2.2 随机过程的类型37

3.2.3 相关系数和相关函数39

3.2.4 谱密度函数41

3.3 单自由度线性体系的随机振动42

3.4 多自由度线性体系的随机振动45

3.5 脉动风及结构响应47

3.5.1 脉动风的概率分布47

3.5.2 脉动风速功率谱函数48

3.5.3 脉动风压功率谱函数49

3.5.4 紊流度和脉动系数50

3.5.5 脉动风频域空间的相关性51

3.5.6 结构顺风向的风振响应52

3.5.7 结构横风向的风振响应58

3.5.8 风力作用下结构的总响应64

3.5.9 风力下空气动力失稳64

3.5.10 横风向弯曲驰振65

思考与练习67

第4章 高层建筑结构抗风设计68

4.1 高层建筑的动力特性68

4.1.1 高层建筑的振型和频率68

4.1.2 高层建筑自振周期的经验公式70

4.2 高层建筑的顺风向响应70

4.2.1 高层建筑顺风向静力位移计算70

4.2.2 高层建筑顺风向动力响应与风振系数72

4.3 高层建筑的横风向响应76

4.4 高层建筑的扭转风振响应80

4.5 高层建筑风载下的舒适度验算81

思考与练习84

第5章 高耸结构抗风设计85

5.1 高耸结构的自振周期85

5.1.1 按无限自由度体系计算自振周期85

5.1.2 按有限自由度体系计算自振周期86

5.1.3 自振周期的经验公式88

5.2 高耸结构风作用下的弯曲响应89

5.2.1 顺风向平均风作用下的弯曲响应89

5.2.2 顺风向脉动风作用下的弯曲响应90

5.2.3 高耸结构的横风向风振响应93

5.2.4 高耸结构安全度、适用度与极限风荷载95

思考与练习97

第6章 大跨屋盖结构抗风设计98

6.1 屋盖结构的自振周期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 屋盖结构的风振响应104

6.2.1 水平风力106

6.2.2 竖向风力106

6.2.3 水平和竖向风力的总响应107

思考与练习107

第7章 桥梁结构上的风荷载及风振响应108

7.1 概述108

7.2 基本风速和设计基准风速109

7.2.1 基本风速109

7.2.2 设计基准风速112

7.3 桥梁结构上的静力风荷载及其组合114

7.3.1 静阵风风速114

7.3.2 桥梁构件上的静阵风荷载115

7.3.3 桥梁静力风荷载组合120

7.4 桥梁结构风致振动响应120

7.4.1 颤振121

7.4.2 驰振122

7.4.3 抖振124

7.4.4 涡振126

7.5 本章小结128

思考与练习128

第8章 桥梁结构抗风设计129

8.1 概述129

8.2 桥梁结构抗风概念设计130

8.3 桥梁结构动力特性132

8.3.1 按结构动力学计算132

8.3.2 按经验公式计算134

8.3.3 桥梁的阻尼138

8.4 桥梁结构抗风稳定性验算139

8.4.1 桥梁风致静力稳定验算139

8.4.2 驰振稳定性验算141

8.4.3 颤振稳定性验算143

8.5 桥梁结构风振响应验算145

8.5.1 抖振146

8.5.2 涡振147

思考与练习149

第9章 结构风振控制150

9.1 概述150

9.1.1 结构动态系统150

9.1.2 结构振动控制类型151

9.1.3 结构风振控制装置位置的选择151

9.1.4 最优控制理论基础152

9.2 主动控制152

9.2.1 实时最优振型控制算法153

9.2.2 随机最优控制算法156

9.3 被动控制158

9.3.1 准最优控制算法159

9.3.2 传递函数算法160

9.4 风振控制的计算机模拟162

9.5 高层建筑结构风振控制164

9.5.1 TMD的组成及其工作原理166

9.5.2 TMD对结构风振响应的控制167

9.5.3 TMD对结构风振控制的优化171

9.5.4 TMD对结构风振控制的实例172

9.6 桥梁结构风振控制175

9.6.1 风振控制措施分类175

9.6.2 主梁176

9.6.3 桥塔和高墩178

9.6.4 拉索和吊杆178

思考与练习181

第10章 风洞试验182

10.1 概述182

10.2 建筑工程风洞试验183

10.2.1 试验基本要求184

10.2.2 风荷载试验187

10.2.3 风环境试验191

10.2.4 特殊试验194

10.3 桥梁结构风洞试验195

10.3.1 试验基本要求195

10.3.2 静力三分力试验199

10.3.3 节段模型试验199

10.3.4 桥塔模型试验200

10.3.5 全桥气动弹性模型试验200

10.4 风洞试验实例201

10.4.1 高层建筑风洞试验201

10.4.2 桥梁结构风洞试验204

思考与练习207

附录1208

附录2218

参考文献229