【摘要】：我國是受臺風(fēng)影響非常頻繁的國家之一，，據(jù)統(tǒng)計(jì)平均每年有6.6個(gè)熱帶氣旋登錄我國。在我國東南沿海地區(qū)，臺風(fēng)造成的人員傷亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失主要是由大量低矮房屋的損毀所導(dǎo)致，而低矮房屋風(fēng)場和風(fēng)荷載特性的研究不足是導(dǎo)致低矮房屋風(fēng)損、風(fēng)毀的重要原因。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，大量體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)新穎的高層建筑不斷涌現(xiàn)。輕質(zhì)高強(qiáng)材料的應(yīng)用使得現(xiàn)代高層建筑呈現(xiàn)出高柔和低阻尼特性，從而增加了高層建筑的風(fēng)敏感性，強(qiáng)/臺風(fēng)引起的風(fēng)荷載往往是此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制荷載。然而，國內(nèi)對高層建筑的臺風(fēng)風(fēng)場尤其是風(fēng)荷載的現(xiàn)場實(shí)測研究還非常少。因此，有必要加強(qiáng)開展低矮房屋和高層建筑的風(fēng)場和風(fēng)荷載現(xiàn)場實(shí)測研究，為提高我國沿海地區(qū)低矮房屋和高層建筑的抗風(fēng)設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。 本文主要以4項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目為依托，開展了既有低矮房屋和高層建筑的風(fēng)場和風(fēng)荷載實(shí)測研究工作。本文首先介紹了低矮房屋和高層建筑風(fēng)場和風(fēng)荷載研究的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展，并簡要闡述了大氣邊界層的相關(guān)風(fēng)特性理論和統(tǒng)計(jì)分析方法。 接著，基于作者近年在溫州和廈門沿海地區(qū)開展的風(fēng)場觀測工作，以多次近地面和高層建筑臺風(fēng)風(fēng)場實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了沿海地區(qū)近山地形、海島山坡地形和海岸等場地上的近地面和高層建筑臺風(fēng)風(fēng)場或風(fēng)剖面的平均風(fēng)速及風(fēng)向角、湍流度、陣風(fēng)因子、湍流積分尺度、脈動風(fēng)速譜和湍流的相干性等風(fēng)場特性。重點(diǎn)分析了臺風(fēng)登錄全過程的近地面風(fēng)場特性及其變化規(guī)律，分析了海島山坡地形上既有低矮房屋近地面10m內(nèi)的風(fēng)剖面特性，深入探討了近地面臺風(fēng)的湍流特性與平均時(shí)距的關(guān)系，進(jìn)行了受高層建筑干擾前后的高層建筑臺風(fēng)風(fēng)場特性的對比研究，開展了近地面臺風(fēng)風(fēng)場與高層建筑臺風(fēng)風(fēng)場不同時(shí)距的湍流特性對比分析�；跉庀蠼y(tǒng)計(jì)資料，對近年來影響西太平洋區(qū)域和登錄我國的熱帶氣旋的相關(guān)發(fā)生規(guī)律，以及溫州各地的年最大風(fēng)速特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。 在國內(nèi)首次開展了針對海島山坡地形上既有低矮房屋的風(fēng)荷載實(shí)測研究工作，獲得了臺風(fēng)作用下既有低矮房屋的風(fēng)荷載特性（瞬時(shí)風(fēng)壓、平均風(fēng)壓、平均風(fēng)壓系數(shù)和脈動風(fēng)壓系數(shù)）及其變化規(guī)律。結(jié)果表明，因受到周邊環(huán)境和地形的影響，既有低矮房屋周圍風(fēng)場一般較為紊亂，其墻面和屋面的風(fēng)壓分布較為復(fù)雜，實(shí)測風(fēng)荷載與理論計(jì)算結(jié)果之間存在著較大的差異。 基于高層建筑的風(fēng)荷載實(shí)測研究工作，并結(jié)合風(fēng)洞試驗(yàn)，獲得了臺風(fēng)作用下高層建筑的風(fēng)荷載特性（瞬時(shí)風(fēng)壓、平均風(fēng)壓、平均風(fēng)壓系數(shù)、陣風(fēng)風(fēng)壓系數(shù)和脈動風(fēng)壓系數(shù)）及其變化規(guī)律。結(jié)果表明風(fēng)洞試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測揭示出的高層建筑表面平均風(fēng)壓系數(shù)的特性及其隨風(fēng)向角的變化規(guī)律基本一致，迎風(fēng)面平均風(fēng)壓系數(shù)的現(xiàn)場實(shí)測值明顯大于風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，而背風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面平均風(fēng)壓系數(shù)的現(xiàn)場實(shí)測值與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果相差較小。 本文對沿海臺風(fēng)環(huán)境下低矮房屋和高層建筑風(fēng)場和風(fēng)荷載的現(xiàn)場實(shí)測研究成果，可為我國工程結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)研究和設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的參考。
【圖文】：

c) d)圖 1.1 低矮房屋風(fēng)損、風(fēng)毀現(xiàn)場（照片來源于作者 2009 年風(fēng)災(zāi)實(shí)地調(diào)研）2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進(jìn)展2.1 邊界層風(fēng)場特性的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，風(fēng)洞試驗(yàn)是確定建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的常用手段。而風(fēng)

a) 平坡屋頂實(shí)驗(yàn)房 b) 雙坡屋頂實(shí)驗(yàn)房圖 1.2 湖南大學(xué)風(fēng)荷載試驗(yàn)足尺模型實(shí)驗(yàn)房2. 風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載和風(fēng)致響應(yīng)的風(fēng)洞模型實(shí)驗(yàn)是通過風(fēng)洞流場來模擬實(shí)際風(fēng)場，尺模型來模擬原型建筑物。該種方法可以根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)，于系統(tǒng)地開展研究，因而是風(fēng)工程研究的主要手段。國外對于低矮房屋抗風(fēng)的研究有數(shù)十年的歷史。如 Kopp[39, 40]研究了女兒
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU312.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2529112