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第1章 绪论 1

1.1 自然界的风 1

1.1.1 风的成因 1

1.1.2 风的类型 3

1.1.3 风力等级 11

1.1.4 风灾害 12

1.2 结构风工程 15

1.2.1 结构风工程的研究内容 15

1.2.2 结构风工程的研究方法 16

1.2.3 结构风工程学科的发展 18

1.3 本书内容及学习方法 20

思考题 21

第2章 大气边界层风特性 22

2.1 大气边界层 22

2.2 平均风速特性 23

2.2.1 平均风速剖面 23

2.2.2 基本风速 26

2.2.3 非标准条件下的基本风速换算 29

2.3 脉动风速特性 32

2.3.1 湍流强度 32

2.3.2 湍流积分尺度 33

2.3.3 脉动风速功率谱 34

2.3.4 空间相关性 37

2.4 极值风速 38

思考题 39

第3章 风荷载与钝体绕流 40

3.1 钝体空气动力学基础 40

3.1.1 流体运动描述 40

3.1.2 流体控制方程 41

3.1.3 Bernoulli方程 44

3.2 钝体绕流现象 46

3.2.1 边界层与流动分离 46

3.2.2 雷诺数效应 46

3.2.3 旋涡脱落频率和斯托罗哈数 50

3.3 结构风荷载 52

3.3.1 平均风荷载 52

3.3.2 脉动风荷载 58

思考题 60

第4章 结构风振响应分析 61

4.1 概述 61

4.1.1 风致振动的类型 61

4.1.2 风振分析方法 61

4.2 顺风向随机风振响应分析 62

4.2.1 风速谱到风压谱的转换 62

4.2.2 风振响应的频域分析方法 64

4.2.3 背景响应与共振响应 68

4.3 横风向涡激共振响应分析 70

4.3.1 横风向涡激振动类型 70

4.3.2 横风向涡激共振分析方法 71

4.4 驰振与颤振分析 76

4.4.1 驰振 76

4.4.2 颤振 80

4.5 等效静风荷载 82

4.5.1 阵风荷载因子法 83

4.5.2 惯性力法 83

思考题 84

第5章 结构抗风设计 86

5.1 结构抗风设计基本流程与方法 86

5.1.1 风场基本信息确定 86

5.1.2 主体结构抗风设计 90

5.1.3 围护结构抗风设计 94

5.2 高层建筑抗风设计 99

5.2.1 抗风设计要求 99

5.2.2 静力风效应分析 101

5.2.3 顺风向风振分析 104

5.2.4 横风向风振分析 104

5.2.5 扭转风振分析 106

5.2.6 风效应组合 108

5.2.7 风振舒适度分析 110

5.3 高耸结构抗风设计 112

5.3.1 抗风设计要求 113

5.3.2 静力风效应分析 113

5.3.3 动力风效应分析 118

5.4 大跨度屋盖结构抗风设计 121

5.4.1 抗风设计要求 121

5.4.2 静力风效应分析 122

5.4.3 动力风效应分析 123

5.5 改善结构抗风性能的措施 124

思考题 126

第6章 风洞与风洞试验 127

6.1 风洞 127

6.1.1 基本构成与分类 127

6.1.2 风洞发展史 129

6.2 相似性理论 130

6.2.1 相似准则 130

6.2.2 风洞试验中的相似条件确定 132

6.2.3 基本试验参数的确定 135

6.3 风洞试验技术 137

6.3.1 大气边界层风场模拟 137

6.3.2 风洞测试设备 140

6.3.3 风洞试验设计要点 144

思考题 152

第7章 计算风工程 153

7.1 概述 153

7.1.1 计算流体动力学的定义及特点 153

7.1.2 计算流体动力学的求解过程 153

7.2 控制方程的离散化方法 154

7.2.1 有限差分法 155

7.2.2 有限体积法 158

7.3 湍流模拟方法 160

7.3.1 雷诺平均湍流模型 161

7.3.2 大涡模拟 165

7.4 计算风工程的应用 168

7.4.1 计算要点 168

7.4.2 计算方法选择与计算条件设定 172

7.4.3 计算结果分析 175

思考题 179

附录1 随机过程基础 180

附录2 结构随机振动分析基础 194

参考文献 204