土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)
本書(shū)分為十章，主要內(nèi)容包括緒論、建筑結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)、建筑結(jié)構(gòu)上的脈動(dòng)風(fēng)荷載、高層建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)、高聳結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)等。
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國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料表明，在所有自然災(zāi)害中，風(fēng)災(zāi)造成的損失為各種災(zāi)害之首。因此，土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究和設(shè)計(jì)已成為防災(zāi)與減災(zāi)中的熱點(diǎn)問(wèn)題。土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究的重要基礎(chǔ)是風(fēng)工程，而風(fēng)工程正是南京航空航天大學(xué)的優(yōu)勢(shì)學(xué)科，其風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室是國(guó)內(nèi)最早建成的風(fēng)工程實(shí)驗(yàn)室之一，在國(guó)內(nèi)外享有盛譽(yù)，已完成大量土木工程風(fēng)洞試驗(yàn)，在建筑物風(fēng)場(chǎng)模擬技術(shù)、建筑物的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)風(fēng)載測(cè)量技術(shù)、大型橋梁的振動(dòng)及抗風(fēng)穩(wěn)定性、高層建筑的風(fēng)阻特性方面已形成自己的特色和優(yōu)勢(shì)。另外，國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科一一流體力學(xué)也為土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究和教學(xué)提供了重要的學(xué)科資源。因此，南京航空航天大學(xué)土木工程專業(yè)把結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)作為人才培養(yǎng)的特色之一，在本科生中開(kāi)設(shè)“土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)”課程，作為專業(yè)拓展課。該課程是校級(jí)精品課程，本書(shū)是精品課程建設(shè)的成果。
本書(shū)在編寫過(guò)程中，充分吸取了近幾年來(lái)該課程改革的經(jīng)驗(yàn)，力求體現(xiàn)研究型大學(xué)本科教學(xué)的要求，本書(shū)特點(diǎn)如下：
�。�1）著重講清基本概念和基本理論，體現(xiàn)專業(yè)拓展課的要求。
�。�2）與其他相關(guān)課程（如建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋梁工程等）教學(xué)內(nèi)容相配合和銜接，避免重復(fù)。
�。�3）教材內(nèi)容、例題和習(xí)題的選擇及編排，體現(xiàn)以學(xué)生為中心、以學(xué)習(xí)為中心，便于學(xué)生開(kāi)展自主研究型學(xué)習(xí)，力求體現(xiàn)研究型大學(xué)課程建設(shè)的要求。
本書(shū)原版于2007年出版，結(jié)合多年使用反饋及規(guī)范更新，編者深感再版之必要，本版內(nèi)容在原版基礎(chǔ)上有了擴(kuò)充。本書(shū)主要內(nèi)容包括緒論、結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)、結(jié)構(gòu)上的脈動(dòng)風(fēng)、高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、高聳結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、橋梁結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng)、橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制和風(fēng)洞試驗(yàn)等。
參加本書(shū)編寫的有：南京航空航天大學(xué)吳瑾（第1章、第2章、第6章）、夏逸鳴（第3章、第4章、第5章）、張麗芳（第7章、第8章、附錄1、附錄2）、陳娟（第9章、第10章）。
限于編者水平，書(shū)中疏漏之處難免，希望讀者提出批評(píng)意見(jiàn)。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 風(fēng)的特性 1
1.1.1 氣象特性 1
1.1.2 風(fēng)的基本概念 1
1.1.3 風(fēng)強(qiáng)度的表示方法 3
1.1.4 風(fēng)速與風(fēng)壓關(guān)系 5
1.2 土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi) 6
1.2.1 臺(tái)風(fēng)災(zāi)害 6
1.2.2 大風(fēng)及颶風(fēng)災(zāi)害 7
1.2.3 龍卷風(fēng)災(zāi)害 7
1.2.4 重要結(jié)構(gòu)物風(fēng)毀典型事例 7
1.3 風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用及設(shè)計(jì)要求 9
1.3.1 風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用 9
1.3.2 抗風(fēng)設(shè)計(jì) 9
1.3.3 抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求 11
思考與練習(xí) 13
第2章 結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng) 14
2.1 基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓 15
2.1.1 基本風(fēng)速 15
2.1.2 基本風(fēng)壓 20
2.2 結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)荷載 28
思考與練習(xí) 34
第3章 結(jié)構(gòu)上的脈動(dòng)風(fēng) 36
3.1 概述 36
3.2 隨機(jī)振動(dòng)中的幾個(gè)基本概念 36
3.2.1 隨機(jī)過(guò)程的概念 36
3.2.2 隨機(jī)過(guò)程的類型 37
3.2.3 相關(guān)系數(shù)和相關(guān)函數(shù) 39
3.2.4 譜密度函數(shù) 41
3.3 單自由度線性體系的隨機(jī)振動(dòng) 42
3.4 多自由度線性體系的隨機(jī)振動(dòng) 45
3.5 脈動(dòng)風(fēng)及結(jié)構(gòu)響應(yīng) 47
3.5.1 脈動(dòng)風(fēng)的概率分布 47
3.5.2 脈動(dòng)風(fēng)速功率譜函數(shù) 48
3.5.3 脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜函數(shù) 49
3.5.4 紊流度和脈動(dòng)系數(shù) 50
3.5.5 脈動(dòng)風(fēng)頻域空間的相關(guān)性 51
3.5.6 結(jié)構(gòu)順風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng) 52
3.5.7 結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向的風(fēng)振響應(yīng) 58
3.5.8 風(fēng)力作用下結(jié)構(gòu)的總響應(yīng) 64
3.5.9 風(fēng)力下空氣動(dòng)力失穩(wěn) 64
3.5.10 橫風(fēng)向彎曲馳振 65
思考與練習(xí) 67
第4章 高層建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì) 68
4.1 高層建筑的動(dòng)力特性 68
4.1.1 高層建筑的振型和頻率 68
4.1.2 高層建筑自振周期的經(jīng)驗(yàn)公式 70
4.2 高層建筑的順風(fēng)向響應(yīng) 70
4.2.1 高層建筑順風(fēng)向靜力位移計(jì)算 70
4.2.2 高層建筑順風(fēng)向動(dòng)力響應(yīng)與風(fēng)振系數(shù) 72
4.3 高層建筑的橫風(fēng)向響應(yīng) 76
4.4 高層建筑的扭轉(zhuǎn)風(fēng)振響應(yīng) 80
4.5 高層建筑風(fēng)載下的舒適度驗(yàn)算 81
思考與練習(xí) 84
第5章 高聳結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì) 85
5.1 高聳結(jié)構(gòu)的自振周期 85
5.1.1 按無(wú)限自由度體系計(jì)算自振周期 85
5.1.2 按有限自由度體系計(jì)算自振周期 86
5.1.3 自振周期的經(jīng)驗(yàn)公式 88
5.2 高聳結(jié)構(gòu)風(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 89
5.2.1 順風(fēng)向平均風(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 89
5.2.2 順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)作用下的彎曲響應(yīng) 90
5.2.3 高聳結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng) 93
5.2.4 高聳結(jié)構(gòu)安全度、適用度與極限風(fēng)荷載 95
思考與練習(xí) 97
第6章 大跨屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì) 98
6.1 屋蓋結(jié)構(gòu)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 屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng) 104
6.2.1 水平風(fēng)力 106
6.2.2 豎向風(fēng)力 106
6.2.3 水平和豎向風(fēng)力的總響應(yīng) 107
思考與練習(xí) 107
第7章 橋梁結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載及風(fēng)振響應(yīng) 108
7.1 概述 108
7.2 基本風(fēng)速和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速 109
7.2.1 基本風(fēng)速 109
7.2.2 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速 112
7.3 橋梁結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)荷載及其組合 114
7.3.1 靜陣風(fēng)風(fēng)速 114
7.3.2 橋梁構(gòu)件上的靜陣風(fēng)荷載 115
7.3.3 橋梁靜力風(fēng)荷載組合 120
7.4 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)響應(yīng) 120
7.4.1 顫振 121
7.4.2 馳振 122
7.4.3 抖振 124
7.4.4 渦振 126
7.5 本章小結(jié) 128
思考與練習(xí) 128
第8章 橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì) 129
8.1 概述 129
8.2 橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)概念設(shè)計(jì) 130
8.3 橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性 132
8.3.1 按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)計(jì)算 132
8.3.2 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 134
8.3.3 橋梁的阻尼 138
8.4 橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)穩(wěn)定性驗(yàn)算 139
8.4.1 橋梁風(fēng)致靜力穩(wěn)定驗(yàn)算 139
8.4.2 馳振穩(wěn)定性驗(yàn)算 141
8.4.3 顫振穩(wěn)定性驗(yàn)算 143
8.5 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)驗(yàn)算 145
8.5.1 抖振 146
8.5.2 渦振 147
思考與練習(xí) 149
第9章 結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制 150
9.1 概述 150
9.1.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 150
9.1.2 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制類型 151
9.1.3 結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制裝置位置的選擇 151
9.1.4 最優(yōu)控制理論基礎(chǔ) 152
9.2 主動(dòng)控制 152
9.2.1 實(shí)時(shí)最優(yōu)振型控制算法 153
9.2.2 隨機(jī)最優(yōu)控制算法 156
9.3 被動(dòng)控制 158
9.3.1 準(zhǔn)最優(yōu)控制算法 159
9.3.2 傳遞函數(shù)算法 160
9.4 風(fēng)振控制的計(jì)算機(jī)模擬 162
9.5 高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制 164
9.5.1 TMD的組成及其工作原理 166
9.5.2 TMD對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的控制 167
9.5.3 TMD對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制的優(yōu)化 171
9.5.4 TMD對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制的實(shí)例 172
9.6 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制 175
9.6.1 風(fēng)振控制措施分類 175
9.6.2 主梁 176
9.6.3 橋塔和高墩 178
9.6.4 拉索和吊桿 178
思考與練習(xí) 181
第10章 風(fēng)洞試驗(yàn) 182
10.1 概述 182
10.2 建筑工程風(fēng)洞試驗(yàn) 183
10.2.1 試驗(yàn)基本要求 184
10.2.2 風(fēng)荷載試驗(yàn) 187
10.2.3 風(fēng)環(huán)境試驗(yàn) 191
10.2.4 特殊試驗(yàn) 194
10.3 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn) 195
10.3.1 試驗(yàn)基本要求 195
10.3.2 靜力三分力試驗(yàn) 199
10.3.3 節(jié)段模型試驗(yàn) 199
10.3.4 橋塔模型試驗(yàn) 200
10.3.5 全橋氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn) 200
10.4 風(fēng)洞試驗(yàn)實(shí)例 201
10.4.1 高層建筑風(fēng)洞試驗(yàn) 201
10.4.2 橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn) 204
思考與練習(xí) 207
附錄1 208
附錄2 218
參考文獻(xiàn) 229
書(shū)單推薦
