风灾及抗风设计
风灾及抗风设计
土木1204 23 梅雨辰
摘要：
本文主要讨论自然界的风灾害及工程抗风设计，首先列举了几种常见的风灾，并对它们的形成原因和主要特点作了阐述，并举了几个风灾的实例，然后初步讨论工程抗风设计，着重阐述了抗风设计需要考虑的几项因素，最后综合这几项因素，给出了规范内的风压标准值计算公式，强调设计结构要满足强度，刚度设计要求，一些特定的结构，还有特定的设计要求。
关键词：风灾，抗风设计，风压，修正
Wind calamities and wind resistant design civil engineering Class 1204 No.23 Mei Yuchen Abstract
This paper mainly discusses the wind natural calamities and wind engineering design,it first enumerated several kinds of common disaster and the cause of formation ,then it describes their main characteristics and lists several examples of disaster.Afterwards,it briefly discusses wind engineering design, focusing on several factors needed to be considered in the wind resistant design, finally combining the factors,it gives the calculation formula of pressure values within the specification standard, and emphasize the design structure meet the strength, stiffness design requirements. somes pecific structure should also meet some specific design requirements..
Keywords:wind calamities,wind resistant design,wind pressure,correction
第一部分风灾简述
自然界的风，当风力和风速超过一定的限度时，会对人或建筑物造成伤害，这样的灾害叫作风灾。常见的风灾有热带气旋灾害，龙卷风，沙尘暴等。下面我们依次来介绍这些灾害的形成原因和主要特点。
灾害一热带气旋灾害
热带气旋按其中心附近最大风速划分为6个等级，分别是热带低压，热带风暴，强热带风暴，台风，强台风，超强台风。由于热带低压风速很小，不具备破坏力，一般不将其列为灾害，在讨论灾害时，仅讨论后五种，由于它们都属于热带气旋，形成过程相似,先讨论热带气旋形成过程，再一一介绍它们各自不同的特点。
1 热带气旋的形成过程
地面相对于海平面比热容小，温度高，气流上升，海面由于大量风和水蒸气的存在，沿地面补充地面空气，海面温度低，吸收地面上升的空气，水蒸气补充空间，并在海上天空积聚，由于蒸汽层上层温度低，水蒸气体积缩小比重增大，蒸汽分子下降，在下降过程中吸热，再上升，遇冷，再下降，如此反复，气体分子逐渐缩小，最后水蒸气在蒸汽层的低温区集中，形成云，云团逐渐逐渐扩大，云内部上下对流越来越剧烈，幅度越来越大，对周围的冷却力越来越强，周围的温度降低，形成冷高压区，空气向中心热低压区流动，由于平衡产生相互补充的力使之成螺旋状流动，形成气旋。
2各种类型
热带风暴
中心附近最大平均风力8-9级（风速为17.2-24.4m/s）的热带气旋。烈风级风力，预先要有一个弱的热带涡旋存在。
强热带风暴
中心附近最大平均风力10-11级（风速24.5-32.6m/s）的热带气旋。暴风级风力。
台风
中心附近最大平均风力12-13级（风速为32.7-41.4m/s）的热带气旋，在北大西洋及东太平洋叫飓风。
强台风
中心附近最大平均风力达14-15级（41.5-50.9m/s）的热带气旋,伴有大暴雨，大海潮，大海啸，易造成人员伤亡，建筑物破坏。
超强台风
风力>=16级，风速>=51.0m/s的热带气旋。风最高时速可以达到300公里以上，所到之处，摧枯拉朽，陆地少见极具破坏力，在海上，海浪超过4米，漫天白沫，是世界上最严重的自然灾害之一.
3 灾害实例
超强台风“海燕”
2013年第30号超强台风，11月4日生成，于11月8日凌晨在菲中部东萨马省登陆，中心最大风力达到每小时314公里。登陆菲律宾时达到17级以上，最大风速达75米/秒。这场台风被视作菲律宾有史以来遭遇的最强台风，多个地区，已造成至少3000人死亡,10000受伤和1000人失踪，全国受灾人口多达428万余人。
灾害二龙卷风灾害
1形成过程
水蒸气上升到天空遇冷形成云，云团逐渐变大，云内部上下对流越来越剧烈，云团下面的水蒸气直向上升，水分子在上升过程中受冷体积越来越小，呈漏斗状。云下气体分子不断补充空间形成了大风，当补充空间的气体极度不均匀时便产生了龙卷风。
2特点
龙卷风发生的样子可描述成一个猛烈旋转的圆形空气柱，它的上端与雷雨云相连，下端有的悬在半空中，有的直接延伸到地面或水面，一边旋转一边向前移动，当发生在海上时，会出现类似于龙吸水的现象，发生在陆地上时，卷扬尘土，卷走房屋和树木，直径小的不过几十米，一般为200-300m,只有极少数的才达到1000 m以上，寿命很短暂，一般只有几分钟到几十分钟，但它的风速却高达50-150m,极端情况下甚至超声速，当内部存在低气压时，扫过的地方犹如吸泵一般，把几乎一切轻的东西吸卷而起，形成高达的柱体，当扫过建筑物或车辆时，会使其内外产生强烈的气压卷，容易产生爆炸，总的来说，龙卷风所到之处的破坏和损失是极其严重的。
3灾害实例
2013年5月美国强龙卷
美国俄克拉何马城穆尔市20日下午遭遇猛烈龙卷风袭击，确认24人死亡，大量建筑被毁。航拍画面显示，整个遇袭社区被夷为平地，房屋屋顶消失不见，汽车相互重叠。另外，由于燃气管道外露，一些区域起火。
灾害三沙尘暴
1形成原因
由强风将地面大量浮沉细沙吹起，卷入空中，使得空气混浊，需要两个必备条件：一有足够强大的，持续时间长的风力，二风所吹之处土质松软干燥。
2特点
飞沙走石，日光昏暗，能见度极差，对航空，交通运输及生产有严重影响，风力强大时也对电线杆等建筑物造成破坏。
3灾害实例
2014 伊朗罕见沙尘暴
6月2日，伊朗首都德黑兰遭遇了一场恐怖沙尘暴。风速达每小时110公里，天昏地暗，大树被连根拔起，高速公路20多辆车连环相撞，如同好莱坞灾难片。目前，沙尘暴已造成至少5人死亡，30多人受伤，许多地区电力中断，部分国际航班取消。
第二部分工程结构抗风设计初步
1必要性：风灾是一种自然灾害，尽管有气象卫星的帮助气象台的监测和预报日益精准，人可以在风灾来临前提前疏散，但是向房子，桥梁这些不动的建筑物却避免不了收到一定的破坏，为了减轻风对这些建筑物的破坏，必须对工程结构进行抗风设计。
2关于风的一些物理量
风压：风以一定的速度向前运动时，对阻塞物产生的单位面积压力。
风荷载：风压沿物体表面积分所得到作用力，一般有三个分力成分，以沿着风前进方向的顺向风力为主，另两个是横向风力和风扭力矩，在非细长结构影响很小，可不考虑。
平均风：以大量实测资料中风的顺风向时程曲线为依据，将顺向风力中持续10min以上的长周期稳定风，鉴于风长周期远大于结构的自振周期，所以平均风对结构的动力效应很小，可将其等效为静力
作用。
脉动风：顺向风的短周期成分，一般仅仅持续几秒钟，强度随时间无规则变化，与工程自振周期相接近，将使结构产生动力效应。
3抗风设计考虑的四个因素
①基本风压wo
我国荷载规范规定，当地比较空旷平坦的地面，在离地10m高处，统计50年一遇的10min时距平均年最大平均风速，根据最大平均风速，代入伯努利方程导出公式w=1/2γ/g*v^2(γ为空气单位体积的重力，g为当地重力加速度)——⑴，即为当地的基本风压，用wo 表示。
②风压高度变化系数μz
基本风压只是离平坦地面10m的风压，一般建筑物的高度不可能正好为10m，周围的地形不一定空旷平坦，公式⑴是自由气体遇到建筑物停滞的理想状况，实际工程中需加以修正，当考虑风压随高度变化时，用风压高度变化系数μz,计算非10m高度处建筑物所受的风压，我国《建筑荷载规范》将地面粗糙度分为A，B，C，D四类，每一类的风压高度变化系数可查上述规范。
③体型系数μs
实际风经过建筑物，往往对正面施加压力，而对侧面和背面为吸力，可见各面上风压是不同的，在计算风压时，为了解决体型不同，风压不同的问题，引入风载体型系数，将其定义为建筑物表面受到的风压与大气中气流风压之比，用μs表示，它实际上就是各面上的风压平均值与基本风压的比值，反映各面上的压力变化，一般建筑结构的风载体型系数可查阅《建筑结构荷载规范》。
④风振系数βz
βz是衡量脉动风建筑左右振动的剧烈程度，对于自振周期
T<0.25s,高度<30m或高宽比<1.5的房屋，脉动风对其影响很小，取β=1，但对于高层，高耸，柔性等结构，脉动风对其影响是必须考虑的因素，在忽略扭转，且忽略横向风力的影响，只考虑顺向风力作用，此时在z处风振系数βz=1+δ*γ*ψz/μz，其中δ——脉动增大系数，γ——脉动影响系数，ψz振型影响系数，均有相关规范表格供取用。
4抗风设计要求
综合这四个基本因素，我国1987年设计规范将垂直于建筑物表面风压标准值公式定义为wk=βμsμz wo，得出了wk的计算公式，便清楚了实际风对建筑物各点压力分布情况。对一般结构进行抗风设计，在设计风荷载和其他荷载作用下，结构应同时满足强度设计和刚度设计要求。
强度设计要求是指建筑物的每个部分的实际承载力要小于极限承载力/ 安全系数，这样才能保证结构不发生开裂破坏，倒塌。
刚度设计要求是指结构的变形应控制一定的范围内，尤其征对高层建筑和大跨建筑，如高层建筑在风荷载的作用下，结构顶点的水平位移和各层的相对位移要符合JGB-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》，这样才能避免结构不会因为位移变形过大而损坏。
在满足强度和刚度要求的情况下，对一些特殊结构，抗风设计还需符合一些特殊的要求。如高层建筑还需考虑居住者舒适要求，人体的舒适度主要与振动频率，振动加速度和振动持续时间有关，在这三者之中，结构振动的加速度相对容易调节，为此一般限制结构振动加速度来满足舒适度的设计要求，根据人体舒适度界限标准建议，公寓建筑的加速度界限0.20m/s^2, ,公共建筑为0.28m/s^2。
以上为工程抗风设计最初步的内容，抗风设计的理论是很复杂的，而且还不是很成熟，还有许多有待研究的，这些都是我们这一代土木工程师的责任。
参考文献
①江见鲸，徐志胜等防灾减灾工程学机械工业出版社 2005.1
②周云，李伍平等土木工程防灾减灾概论高等教育出版社 2005
③陈颙，史培军自然灾害北京师范大学出版社 2007.10
④田军章风灾人民卫生出版社 2014.1
⑤吴瑾，夏逸鸣，张丽芳土木工程结构抗风设计科学出版社2007.1
住宅建筑设计原理1_图文.
1.1.1 居住建筑的功能类型 居住建筑是人类生存活动和社会生活必需的物质空间,它随着人类社会的进步与发展而不断演进和变化。现代社会中居住建筑包括住宅、公共宿舍、专用公寓和居住综合体等多种建筑类型。 (1住宅建筑是居住建筑中最为古老的建筑类型。它是为满足家庭长期定居生 活的需要而建造的居住空间设施,同时又随着社会生产方式和生活方式的变化而不断变化和发展。 (2公共宿舍和专用公寓式人类社会进入工业化时代之后出现的新的居住建筑 类型。它是为满足城镇工业化生产方式形成的新的社会群体对居住空间的共同需求,而采取集约化建造的居住设施。 (1住宅建筑是居住建筑中最为古老的建筑类型。它是为满足家庭长期定居生 活的需要而建造的居住空间设施,同时又随着社会生产方式和生活方式的变化而不断变化和发展。 (2公共宿舍和专用公寓式人类社会进入工业化时代之后出现的新的居住建筑 类型。它是为满足城镇工业化生产方式形成的新的社会群体对居住空间的共同需求,而采取集约化建造的居住设施。 (3居住综合体建筑是以居住功能为主,兼有商务办公、商业服务等城市综合性功能的居住建筑类型,它是现代城市进入后工业时代,城市产业结构更替和城市功能结构更新的物质空间载体,反映了社会经济体制变革过程中,城市空间形态和社会居住方式发展的新动向。 经历了十年文革的经验停滞,拨乱反正,百业待兴。城镇住宅建设重新得到了极大的关注。由于历史性的建设积欠,建设规模迅速扩大。从1979年开始,国家大量增加了住宅建设投资。20世纪80年代平均每年投资200-300亿元,平均每年建造城镇住宅1.0-1.2亿m2 ,人均居住面积以百分之六速度增长。
建筑结构抗风设计
建筑结构抗风设计在如今经济高速发展的同时，建筑的高度也飞速增高，而且建筑体型越来越复杂。高楼引来“风速杀手”。由于高层、超高层建筑鳞次栉比而引发峡谷效应，使城市街道风速加大，以致危及行人和行车安全。这种峡谷效应还表现在某些高楼部分外墙表面因风速过大产生巨大负压，玻璃幕墙或大墙板块会像雪崩一样脱落，高档门窗等也常常会发生突然崩塌、坠落伤人事故。所以，建筑高度的增高和复杂的体型使得建筑结构抗风设计的难度也在不断提高。我们要明白风对建筑的危害机理才能更好地进行抗风设计。风是紊乱的随机现象。风对建筑物的作用十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法；摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店有很大影响；当附近还有别的高层建筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。 我国是世界上遭受台风灾害最为严重的国家之一,每年因台风灾害造成的经济 损失十分惨重。城市各类建筑物的损坏与倒塌是风灾直接损失的主要组成部分,快速预测和评估城市建筑物遭受风灾后的损伤情况,对城市防灾减灾工作至关重要,也是目前土木工程领域急待解决的一个问题。接下来让我们看一些比较成功的抗风设计的实例。 1974年美国芝加哥建成443m高（加上天线达500m）110层的西尔斯大楼成为当时世界最高的建筑，纽约的世界贸易中心大厦(412m，110层)只能让位，退居第二。大楼由9个标准方形钢筒体(22．9mx22．9m）组成。该结构由SOM设计．建筑师为FazlurKahn。建造到52层减少2个简体．到67层再减少2个简体．到92层再
建筑设计基本原理思考题
《建筑设计原理》练习题 1：建筑 答：建筑是为了满足人类社会活动的需要，利用物质技术条件，按科学法则和审美要求，并通过对空间的塑造，组织与完善所形成的人为物质环境。建筑可包括建筑物和构筑物两类。2：早在公元前1世纪，古罗马建筑师（维特鲁威）就在其论著《建筑十书》中表明，（实用）（坚固）（美观）为构成建筑的三大要素，而这三要素又通过（建筑功能）（建筑技术）（建筑艺术）。 3：建筑功能 答：建筑功能主要是指建筑的用途和使用需求，而随着社会的生产和发展，将产生出有不同功能要求的建筑类型，不同的建筑类型又有着不同的建筑特点，与不同的使用要求。 4：建筑技术包括（材料）（结构）（设备）（施工技术）等 5：建筑艺术包括（建筑群体）（单体）（建筑内部）（外部的空间组合）（造型设计）以及（西部的材质）（色彩）等方面给予体现 6：（建筑功能）是目的，建筑技术是手段，而（建筑艺术）则是前两者对审美要求的综合表现 7：建筑设计原则可分为两部分1（建筑方针政策）2（基本原则）早在1953年我国就制定了（适用）（经济）（可能条件下注意美观）的建筑方针，1986年由建设部制定并颁布《中国建筑技术政策》明确指出：（建筑业的主要任务是全面贯彻适用、安全、经济、美观的方针） 8：建筑设计必须遵循的基本原则？ 1坚持贯彻国家的方针政策，遵守有关法律、规范、条例、 2结合地形与环境，满足城市规划要求，满足城市规划要求 3结合建筑功能，创造良好环境，满足使用要求 4充分考虑防水，防震、防空、防洪要求，保障人民生命财产安全 5保障使用要求的同时，创造良好的建筑形象，满足人们审美要求 6考虑经济条件，创造良好的经济效益社会效益环境效益和节能减排 7结合施工技术为施工创造有利条件促进建筑工业化 9建筑物的分类（居住建筑）（公共建筑）（工业建筑）（农业建筑）等 10按照主体建筑结构的耐久年限分级：一级（100）年以上，适用于（重要建筑）和（高层建筑）二级（50-100）年适用于（一般建筑）三级（25-50）年适用于(次要建筑) 四级（15）年以下，适用于（临时建筑） 11建筑设计的依据主要有人体尺度和人体活动所需的空间尺度，自然条件和环境条件，技术要求 12建筑设计工作通常包括（建筑设计）（结构设计）（设备设计） 13建筑设计包括？ 建筑设计包括外空间的组合，环境与造型设计以及细部的构造做法的技术设计，建筑设计的房屋设计的龙头，并与建筑结构和建筑设备相协调 14结构设计包括？ 包括结构选型，结构计算、结构布置与构件设计，保证建筑物的绝对安全 15设备设计包括？ 包括给水，排水、供热、通风电气、燃气等，他是保证房屋正常使用及改善物理环境的重要设计
大跨度结构的抗风设计
大跨度结构的抗风设计 摘要：大跨度结构设计中风荷载是控制荷载之一。由于其在风荷载和结构特性方面的复杂性，至今还没有建立像高层建筑那样有效的风荷载分析方法。本文回顾总结国内外大跨度结构抗风设计方法，并指出其存在的不足，进一步分析这种结构的破坏形式及有关的抗风措施。 关键字：风荷载，风压分布，风振响应，风洞试验，抗风措施 Abstract: the big span structure design stroke is one of the load load control. For the wind load and structure characteristics of complexity, so far no set up like that effective high-rise building wind load analysis method. This paper reviewed and summarized up big span structure wind design method, and points out the existing problems and further analyses the structure, the destroy form of wind resistance and relevant measures. Key word: wind loading, wind pressure distributions, wind vibration response, wind tunnel test, wind measures 1. 引言 借着2008年北京奥运会和2010年上海世博会的契机，在中国掀起了一股修建大跨度体育馆（场）的热潮，出现了像“鸟巢”、“水立方”等跨度大、建筑新颖、结构复杂的建筑物。DavenPort[1]曾经说过，如果没有风，结构尤其是大型结构的设计将会容易很多，造价也会低很多。这些大跨度结构受力复杂，质量较轻、阻尼较小，处于湍流度高的低矮大气边界层中，其风致动力响应较为明显，很多时候已经不能单纯地依据规范进行设计，特别是这些结构的抗风设计几乎是无据可依。这时，大跨度空间结构的抗风设计成为衡量结构师水平的一个重要标志。 2大跨度结构抗风设计基本方法 建筑结构的抗风研究是个系统工程[2]，在大跨度结构的抗风研究中，风工程研究人员的主要任务就是从外形迥异的建筑形式中归纳出结构表面风压分布的规律，解释风压分布的机理，通过结构风致响应的分析获得等效静风荷载。 图2.1结构抗风研究的主要流程
高层建筑结构的抗风设计
高层建筑结构的抗风设计 【摘要】随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。根据建设规模，我国城市建设中占据比例最大的是高层建筑，而高层建筑结构的多变性和复杂性，使得结构设计工作成为建筑施工的重点和难点。面对高层建筑结构设计的相关问题，本文将对高层建筑抗风结构常见结构的问题进行分析。 【关键词】高层，建筑结构，抗风设计 一.前言 随着我国经济的快速发，在建筑方面高层建筑结构与低层建筑结构一样，需要同时承受结构自身自重（及其他荷载）产生的垂直作用和风荷载产生的水平作用，相对于低层建筑结构水平荷载对整个结构受力影响通常较小的状况，在高层建筑结构中水平风荷载会成为高层（超高层）建筑结构设计的受力控制因素。针对我国高层建筑结构的抗风设计进行深入的研究和探讨。 二.高层建筑结构抗风设计中存在的问题 1.设计风压等级的确立 设计风压等级的建立需要考虑多种因素的影响。目前，我国还没有对结构设计风压等级给出明确定义，具体的划分原则和范围界定还需进一步的研究探讨。 2.风振系数的确定 我国目前确定结构风震系数时采用的阻尼比是按已建建筑在微振下所获取的阻尼比实测值确定的，而抗风设计所取的风载是30-100年一遇的大风荷载。此时，结构的振动将不是微小振动，而是有较大位移的振动，而大位移振动与微振的结构阻尼比是不同的，一般前者比后者大;而阻尼比增大，将使风振系数减小。因此目前我国进行高层建筑钢结构抗风设计所取的风振系数可能偏大。 3.风振舒适度的考虑 《高规》中规定重现期为10年的最大加速度限值为：公共建筑0.28m/s2；公寓建筑0.20m/s2。本文认为存在如下有待完善之处：首先，重现期取为10年已不能满足要求。《建筑荷载设计规范》中对一般结构基本风压重现期已规定为50年，且对特殊结构还要进行重现期为100年的舒适度验算；其次，该规定只将民用建筑分为公共建筑和公寓建筑两类，不够具体；再次，将峰值加速度限值仅定为0.28m/s2和0.20m/s2，不够精确。 三.高层建筑的抗风设计
建筑结构抗风设计
体育场网架屋盖结构风振浅析 XXX （学校，南京，210016） 摘要：伴随着的材料科学发展和土木工程施工工艺的进步，新建的体育场看台多用外形美观、结构新颖的大跨度柔性结构方向发展，这不仅满足了结构使用功能的需要，同时也给观众提供了开阔的视野。大跨度网架屋盖结构在风荷载下会受到强大的吸力，并引起柔性屋面的振动。本文简要介绍了大跨结构表面风压分布特征，风致破坏机理和风洞试验在大跨屋盖结构的应用。 关键词：大跨网架屋盖结构；风致破坏；风洞试验 A Brief Analysis of Study on Wind Induced Dynamic Response of Long Span Grid Roof Structures XXX ( College of Aerospace Engineering, Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautics, Nanjing, 210016, China) Abstract：Along with the development of science and technology，the stands of stadium are often covered with long—span flexible roof structures with beautiful shapes and new structural systems.It not noly meets the function of use,but also provide the audience with good view.When wind flows around roofs,the airflow will be separated to form a high suction zone，and the flexible roofs will suffer from wind—induced buffeting response.The article made a brief introduction of the issue Key words：Long-span grid structures；wind damage；wind tunnel test 引言 风灾是自然灾害的主要灾种之一，虽然其作用幅度比一般地震荷载小，但其作用频度却比地震荷载高得多。随着结构规模的增加，风荷载变得越来越重要，以至于最后成为结构设计中控制性荷载，近年来，国内外建造了大量的重大工程建筑结构，在这些重大工程的设计中，强风作用下结构的风荷载往往决定着结构的安全性能。典型的实例是大跨度网架屋盖结构，此类结构不断出现在体育场馆、机场、文体活动中心和展览馆等大型公共建筑中。国内著名的大悬挑屋盖体育场有上海虹口足球场、青岛体育中心、上海八万人体育场以及台州体育中心主体育场等，国外实例有意大利罗马体育场、美国亚特兰大奥运会主体育场、加拿大蒙特利尔奥林匹克体育场等。此类建筑造价颇高，作为公共建筑，社会效益显著，多为当地标志性建筑。 此类体育场屋盖具有质量轻、跨度大、柔性大、阻尼小、自振频率低的特点，而且这类结构往往比较低矮，在大气边界层中处于风速变化大、湍流度高的区域，再加上屋顶形状多不规则，绕流和空气动力作用十分复杂，风在体育场内形成了一个大的三维空间的非定常湍流场，体育场内风流动的机理很复杂，所以这种大跨屋盖对风荷载十分敏感。风荷
结构设计原理1
第一次作业（1、2、3章） 第一章 1、配置在混凝土截面受拉区钢筋的作用是什么？ 答：当荷载超过了素混凝土的梁的破坏荷载时，受拉区混凝土开裂，此时，受拉区混凝土虽退出工作，但配置在受拉区的钢筋将承担几乎全部的拉力，能继续承担荷载，直到受拉钢筋的应力达到屈服强度，继而截面受压区的混凝土也被压碎破坏。 2、混凝土轴心受压的应力—应变曲线有何特点？ 答：完整的混凝土轴心受拉曲线由上升段OC 、下降段CD 和收敛段DE 三个阶段组成。 上升段：当压应力0.3c f σ＜左右时，应力——应变关系接近直线变化（OA 段），混凝土处于弹性阶段工作。在压应力0.3c f σ≥后，随着压应力的增大，应 力——应变关系愈来愈偏离直线，任一点的应变ε可分为弹性应变和塑性应变两部分，原有的混凝土内部微裂缝发展，并在孔隙等薄弱处产生新的个别裂缝。当应力达到0.8c f （B 点）左右后，混凝土塑性变形显著增大，内部裂缝不断延伸拓 展，并有几条贯通，应力——应变曲线斜率急剧减小，如果不继续加载，裂缝也会发展，即内部裂缝处于非稳定发展阶段。当应力达到最大应力=c f σ时（C 点），应力应变曲线的斜率已接近于水平，试件表面出现不连续的可见裂缝。 下降段：到达峰值应力点C 后，混凝土的强度并不完全消失，随着应力σ的减小（卸载），应变仍然增加，曲线下降坡度较陡，混凝土表面裂缝逐渐贯通。 收敛段：在反弯点D 点之后，应力下降的速率减慢，趋于残余应力。表面纵缝把混凝土棱柱体分为若干个小柱，外载力由裂缝处的摩擦咬合力及小柱体的残余强度所承受。 3、什么叫混凝土的徐变？影响徐变有哪些主要原因？ 答：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情
太阳能路灯抗风设计
2.3.2 抗风设计 在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。 ⑴太阳能电池组件支架的抗风设计 依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。 在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。 ⑵路灯灯杆的抗风设计 路灯的参数如下： 电池板倾角A = 16o 灯杆高度= 5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度δ= 4mm 灯杆底部外径= 168mm 如图3，焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计
算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为 PQ = [5000+（168+6） /tan16o]×Sin16o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。 根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数， F = 1.3×730= 949N。 所以，M = F×1.545= 949×1.545= 1466N.m。 根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π× （3r2δ＋3rδ2＋δ3）。 上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。 破坏面抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3） =π×（3×842×4＋ 3×84×42＋43）= 88768mm3 =88.768×10－6 m3 风荷载在破坏面上作用矩引起的应力= M/W = 1466/（88.768×10－ 6）=16.5×106pa=16.5 Mpa＜＜215Mpa 其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。 所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。
建筑设计原理1
填空题： 1.常用的结构形式有：混合结构、框架结构、空间结构。 2.混合结构适用的建筑类型有：中小学校、社区中心、卫生院等。 3.框架结构适用的建筑类型有：宾馆、办公楼等。 4.空间结构适用的建筑类型有：剧院、会堂、体育馆、大型仓库、超市等。 5.结构选型的基本原则：因地制宜，因时制宜。 6.混合结构体系是：砌块或石墙承重及钢筋混凝土梁板系统。 7.混合结构的平面布置方式有：纵墙承重、横墙承重、纵横混合。 8.框架承重体系是：柱、梁、板是支撑空间的骨架。 9.空间结构体系常用的形式：悬索结构、空间薄壁结构、网架结构。 10.悬索结构组合形式：向悬索、双向悬索（或马鞍形也可以）、混合悬索。 11.空间薄壁结构常用的形式：筒壳、折板、波形壳、双曲壳。 12.网架结构按结构形式_平面网架、穹、拱型网架、空间网架。 13建筑设备主要包括：采暖通风、空气调节、电器照明、通讯线路、闭路电视 14．光源与人眼处在0-30度范围内玄光最强。 15.公共建筑的经济分析所涉及的范畴有：建筑用地、建筑面积、建筑体积、建筑料、 16.有效面积系数=有效面积/建筑面积。 17.使用面积系数=使用面积/建筑面。18.结构面积系数=结构面积/建筑面积。 19.建筑面积=有效面积+结构面积。 20.有效面积的建筑体积系数=建筑体积/有效面积。 21.一般建筑室外工程费用约占全部建筑造价20%。 22.节约用地的基本要求有：不浪费土地、满足卫生防火、日照通风、安全疏散。 23. 早在公元前1世纪，罗马的建筑理论家维特鲁威在《建筑十书》中，明确地指出过，建筑应具备三个基本要求，即：适用、坚固、美观。 24.我们目前的建筑方针——“适用、安全、经济、美观” 25.建筑的本质“埏直以为器，当其无，有器之用；凿户牖以为室，当其无，有室之用。故有之以为利，无之以为用。”——老子《道德经》建筑最原始的、本质的意义和价值在于建筑的空间性。 26.早在公元前1世纪，罗马的建筑理论 家维特鲁威在《建筑十书》中，明确地指出过，建筑应具备三个基本要求，即：适用、坚固、美观。 我们目前的建筑方针——“适用、安全、经济、美观” 27.建筑功能对于建筑空间的规定性主要体现在以下几个方面：（一）功能决定空间的“量”（二）功能决定空间的“形”（三）功能决定空间的“质”28.建筑最原始的、本质的意义和价值在于建筑的空间性。 2.功能是构成建筑的三要素之一。 30.按建筑的功能分类可分3类：1，工业建筑。2农业建筑。3，民用建筑 一．名词解释 建筑基地：指根据用地性质和使用权属确定的建筑工程项目的使用场地。＊《城市用地分类与规划建设用地标准》明确规定了城市用地分为l0大类、46中类、73小类。其中，城市建筑用地包括居住、公共设施、工业、仓储、对外交通、道路广场、市政公用设施、绿地和特殊用地九类(不包括水域)。 2.道路红线：指城市道路(公用设施)用地与建筑用地之间的分界线。 3. 建筑控制线：指有关法规或详细规划确定的建筑物、构筑物的基底位置不得超出的界线。
第二章 结设计基本原理
第二章结构设计基本原理 本章的意义和内容：本章主要介绍结构上的作用、作用效应、结构抗力，结构的功能 要求、结构功能的极限状态，以及可靠度、可靠指标的概念，同时还介绍了荷载的分类和取 值方法，最后给出了概率极限状态设计实用表达式，对结构设计的基本原理做了一定阐述， 对初学者有非常重要的指导意义，本章内容是后续各章学习的基础。 概念题 （一）填空题 1、结构的可靠性包括、、。 2、建筑结构的极限状态有和。 3、结构上的作用按其随时间的变异可分为、、。 4、永久荷载的分項系数是这样取的：当其效应对结构不利时，由可变荷载控制的效应组合 取，由永久荷载控制的效应组合取；对结构有利时，一般取，对结 构的倾覆、滑移或漂流验算可以取 。 5、结构上的作用是指施加在结构上的或，以及引起结构外加变形或约 束变形的原因。 6、极限状态是区分结构与的界限。 7、结构能完成预定功能的概率称为，不能完成预定功能的概率称为， 两者相加的总和为。 8、我国《建筑结构可靠度设计统一标准》规定，对于一般工业与民用建筑构件，在延性破 坏时可靠度指标β取，脆性破坏时β取。 （二）选择题 1、若用S表示结构或构件截面上的荷载效应，用R表示结构或构件截面的抗力，结构 或构件截面处于极限状态时，对应于式。 a、 R＞S b、 R＝S c、 R＜S d、 R≤S 2、设计基准期是为确定可变荷载及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数，《统 一标准》所考虑的荷载统计参数，都是按设计基准期为[ ]年确定的。 a、 25 b、 50 c、 100 d、 75 3、下列[ ]状态应按正常使用极限状态验算。 a、结构作为刚体失去平衡 b、影响耐久性能的局部损坏 c、因过度的塑性变形而不适于继续承载 d、构件失去稳定 4、荷载代表值有荷载的标准值、组合值、频遇值和准永久值，其中[ ]为荷载的基本代表值。 a、组合值 b、准永久值 c、频遇值 d、标准值 5、对所有钢筋混凝土结构构件都应进行[ ]。 a、抗裂度验算 b、裂缝宽度验算 c 、变形验算 d、承载能力计算 6、下列[ ]项属于超出正常使用极限状态。
高层建筑结构的抗风设计 刘桐良
高层建筑结构的抗风设计刘桐良 发表时间：2019-07-19T16:03:20.703Z 来源：《基层建设》2019年第12期作者：刘桐良 [导读] 摘要：随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。 身份证号码：41048219900729XXXX 河南汝州 467599 摘要：随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。根据建设规模，我国城市建设中占据比例最大的是高层建筑，而高层建筑结构的多变性和复杂性，使得结构设计工作成为建筑施工的重点和难点。面对高层建筑结构设计的相关问题，本文将对高层建筑抗风结构常见结构的问题进行分析。 关键词：高层；建筑结构；抗风设计 1 前言 随着我国经济的快速发，在建筑方面高层建筑结构与低层建筑结构一样，需要同时承受结构自身自重（及其他荷载）产生的垂直作用和风荷载产生的水平作用，相对于低层建筑结构水平荷载对整个结构受力影响通常较小的状况，在高层建筑结构中水平风荷载会成为高层（超高层）建筑结构设计的受力控制因素。针对我国高层建筑结构的抗风设计进行深入的研究和探讨。 2 高层建筑结构抗风设计中存在的问题 2.1 设计风压等级的确立 设计风压等级的建立需要考虑多种因素的影响。目前，我国还没有对结构设计风压等级给出明确定义，具体的划分原则和范围界定还需进一步的研究探讨。 2.2 风振系数的确定 我国目前确定结构风震系数时采用的阻尼比是按已建建筑在微振下所获取的阻尼比实测值确定的，而抗风设计所取的风载是30-100年一遇的大风荷载。此时，结构的振动将不是微小振动，而是有较大位移的振动，而大位移振动与微振的结构阻尼比是不同的，一般前者比后者大；而阻尼比增大，将使风振系数减小。因此目前我国进行高层建筑钢结构抗风设计所取的风振系数可能偏大。 2.3 风振舒适度的考虑 《高规》中规定重现期为10年的最大加速度限值为：公共建筑0.28m/s2；公寓建筑0.20m/s2。本文认为存在如下有待完善之处：首先，重现期取为10年已不能满足要求。《建筑荷载设计规范》中对一般结构基本风压重现期已规定为50年，且对特殊结构还要进行重现期为100年的舒适度验算；其次，该规定只将民用建筑分为公共建筑和公寓建筑两类，不够具体；再次，将峰值加速度限值仅定为0.28m/s2和 0.20m/s2，不够精确。 3 高层建筑的抗风设计 3.1 高层建筑结构在风荷载作用下的破坏形式 主体结构开裂或损坏，如位移过大引起框架、剪力墙、承重墙裂缝或结构主筋屈服；层间位移引起非承重隔墙开裂；局部风压过大引起玻璃、装饰物、围护结构破坏；建筑物的频繁、大幅度摆动使居住者感到不适；长期的风致振动引起结构疲劳，导致破坏。 3.2 高层建筑结构抗风的一搬设计原则 保证结构具有足够的强度，能可靠地承受风荷载作用下的内力；结构必须具有足够的刚度，控制高层建筑在水平荷载作用下的位移，保证良好的居住和工作条件；选择合理的结构体系和建筑外形。采用较大的刚度可以减少风振的影响；圆形、正多边形平面可以减少风压的数值；尽量采用对称平面形状和对称结构布置，减少风力偏心产生的扭转影响；外墙、玻璃、女儿墙及其它围护构件必须有足够的强度并与主体结构可靠地连接，防止局部破坏。 3.3 风荷载的计算 我国规范GB50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》对荷载统计采用50年设计基准期，并且用平稳二项随机过程来描述荷载的随机过程。气流遇到建筑物时，在建筑物表面上产生压力或吸力，即形成风荷载，其大小主要与近地风的性质、风速、风向有关，也与建筑的高度、形状和地表面状况有关。根据新规范进行主体结构计算时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值按下式计算，风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积。 3.4 风荷载作用下高层建筑的振幅、震动速度和加速度控制 根据现行的建筑结构设计规范，对于高层建筑结构在风荷载作用下的变形响应主要作以下两方面的限制： （一）限制结构的顶端水平位移u与总高度H的比值（u/H），目的是控制结构的总变形量。 （二）限制相邻两层楼盖间的相对水平位移Δh与层高h的比值（Δu/h），一般Δu /h在结构的各层中具有不同的比值，且往往最大的Δu/h 要超过u/H的限值。限制最大的Δu/h目的是防止填充墙、装饰部件的损坏，避免电梯轨道和管道等设施产生过大的变形。 高层建筑结构的变形控制对于控制风振侧移是非常重要的，结构侧移特别是层间侧移是决定建筑物破坏程度的因素，因此能否将侧移控制在允许限度内，是检验抗侧力体系有效性的重要指标。 3.5 高层建筑结构抗风加固的方法 （一）增大截面法。增大构件的截面面积，提高承载能力及截面刚度，改变自振频率，减小结构的动力风荷载效应。多用于加固结构中的梁、板、柱和钢结构中的柱及屋架以及砖墙、砖柱等。此法会减小使用空间，增加结构自重。 （二）外包钢加固法。在结构构件四周包以型钢进行加固，分干式外包钢和湿式外包钢两种形式。在保持原构件截面尺寸的同时提高构件承载力、延性和刚度，适用于混凝土柱、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件的加固。但用钢量较大、维修费用较高。 （三）预应力加固法。外加预应力钢拉杆对结构进行加固。在几乎不改变使用空间的条件下，提高构件的承载力。广泛用于受弯构件以及混凝土柱、钢梁及钢屋架的加固。加固效果好而且经济，很有发展前景；不足的是增加了施加预应力的工序和设备。 （四）改变受力体系加固法。增设支点或采用托梁拔柱的办法改变结构的受力体系。大幅度提高结构构件的承载力，减小挠度、裂缝宽度。多用于大跨度结构。 （五）外部粘钢加固法。用胶粘剂在构件外部粘贴钢板。施工简易周期短，加固后几乎不改变构件的外形和使用空间，大大提高构件
设计原理(1)
名词解释 1.易用性：产品可以被人容易和有效使用 的能力，通俗的讲，就是产品是否好用 或有多么好用。 2.普适设计：广义的讲，是指设计师的作 品具有普遍的适用性，能供所有人方便 的使用。 3.可持续发展设计：指的是将设计行为的 当前利益和长远利益相结合，把设计活 动的个人利益(或集体利益）和他人利益 (或社会利益）相结合的设计发展战略，它来源于环境学中对可持续发展的研 究。 4.文化产业：通过赋予产品或事件文化内 涵来创造经济价值的行业都可以称之为 文化产业。 5.务头：就是精彩的文字和精彩的曲调的 一种互相配合的关系。 6.绿色设计：绿色设计做为一种广泛的设 计概念出现在20世纪80年代，在广义 上是指环境理论学和环境保护运动的延 续；在狭义上是指以节约资源为目的， 以绿色技术为方法，以仿生学和自然主 义等设计观念为追求的工业产品设计及 建筑设计 7.炫耀性消费：通过浪费来体现财富的原 始，直接的消费方式。 8.间离效果：德国布莱希特进行了试验这 种环境上的重新组合既可以是时间上的 也可以是空间上的结合，同时也可以改 变时空环境设计资源就在环境的重组中 获得了新的意义。 9.形式化功能：它通过产品的形态表达出 来，给人以功能上的心理预期，但实际 上却并不发挥作用。这些部分或细节， 可以形象的称之为功能的盲肠——它们 曾经在功能上发挥着重要的作用，但经 过漫长的进化，这些作用消失了，但人 们对这些功能的记忆却保存了下来。10.资源：它是一种抽象，涵盖了社会活动 中为实现该定目标而开发利用的所有物 质和精神的，现实的和历史的，经济的 和社会的各种领域内的各种资源。11.资源再生设计：构成产品或零部件的材 料经过回收之后再加工，得以新生，形 成新的材料资源而重复使用，这一原则 可称之为“资源再生设计原则” 12.双关：是中外语言所共有的一种修辞现 象，它充分利用人类语言一词多音多义 或异词同音近义的特点，在同一句话里 同时表达两层不同的意义，以造成语言 活泼幽默或嘲讽的修辞效果 13.人类工效学：它是一门以心理学，生理 学，解剖学，人体测量学等学科为基础，研究如何使“人—机—环境”系统的设 计符合人的身体结构和生理心理特点， 以实现人，机，环境之间的最佳配置， 使处于不同条件下的人能有效的，安全 的，健康和舒适的进行工作与生活的学 科。 14.环境设计：一般的理解，环境设计是对 人的生存空间进行的设计，通过对自然 因素，人文因素和科技因素的综合考虑 而创造了与人类密切相关的生存空间15.公共艺术设计：是指在开放的公共空间 中进行的艺术创造与相应的环境设计， 主要是指公共艺术品的创作与陈设。16.蒙太奇电影：就是通过电影的剪辑所实 现的视觉冲击力来调动观者的情绪，是 电影导演爱森斯坦提出的。 17.设计中的弱势群体：设计中的弱势群体 是指：在社会群体中身体处于弱势的阶 层，比如老人，儿童，病人，残疾人等。 设计特点：隐形化，渐进化，通用化。 18.景观设计：泛指对所有建筑外部空间进 行的环境设计，包括园林设计，还包括 庭院，街道，公园，广场等所有生活区，工商业区，娱乐区等室外空间和一些独 立性室外空间设计。 19.有计划废止制度：在设计新产品式样的 时候，必须有计划的考虑以后几年不断 更换部分设计，几本造成一种制度，使 产品式样最少每两年一小变，三到四年 一大变，造成有计划的变化，形成一种 促使消费者为追逐新的潮流而放弃旧式 样的，低级的市场促销方式。
超高层建筑结构抗风性能研究
超高层建筑结构抗风性能研究 发表时间：2018-11-27T11:18:27.293Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：白旭涛1 袁王辉2 李超然3 [导读] 在结构设计中我们需要考虑高层建筑与多层建筑的区别，且高层建筑由于整体高度，结构内部受力情况也更加复杂。对于高层建筑而言，风荷载引起的效应在总荷载效应中所占的比重比较大，所以要做好高层建筑结构抗风设计工作，提高建筑结构的科学性和合理性，从而为人们提供一个舒适的居住环境，以此促进高层建筑的发展和进步。 白旭涛1 袁王辉2 李超然3中国启源工程设计研究院有限公司陕西省西安市 710018摘要：高层建筑数量的不断增加更加充分利用土地资源，在结构设计中我们需要考虑高层建筑与多层建筑的区别，且高层建筑由于整体高度，结构内部受力情况也更加复杂。对于高层建筑而言，风荷载引起的效应在总荷载效应中所占的比重比较大，所以要做好高层建筑结构抗风设计工作，提高建筑结构的科学性和合理性，从而为人们提供一个舒适的居住环境，以此促进高层建筑的发展和进步。 关键词：超高层；建筑结构；抗风；性能 1高层建筑结构抗风设计理论高层建筑一般具备较大的高宽比，同时其抗侧刚度较小；并且地震作用和风荷载都是其主要承担的水平荷载。相比较地震作用，风荷载出现的频率比较高。所以，在高层建筑结构中，主要设计的荷载是风荷载。 1.1基于性能的结构抗风设计理论 基于性能的结构抗风设计理论，主要目标是在不一样强度水平风振的影响下，对建筑结构的安全和舒适度进行有效的控制，从而确定不同性能水准，确保在整个生命周期内的建筑物，在承担可能会出现的风振作用下，其总体成本费用是最小的。 1.2结构风振性能水准 1. 2.1风振系数 作为我国目前使用得荷载规范的一个重要系数，风振系数对风载值的作用比较大。 1.2.2人体舒适度 在侧向力的影响下，高层建筑会出现振动的情况，如果振动处于某一个限值时，人们会产生不舒服的感觉。人体得舒服度可以分为六个不同的等级，分别是无振感、轻微振感、中等振感、烦恼和非常烦恼以及无法忍受。 1.2.3结构风振性能水准 性能水准，主要是指所设计的建筑物，在可能会遭受的特定风作用下，所明确的最大容许舒服度，或者所容许的最大破坏度。主要是从舒适度和变形两个方面确定性能水准的指标。 1.3结构性能目标 性能目标，主要指的是所设计的建筑物，在设计风压等级的需求下，满足性能水准的总和。结构性能目标，要综合考虑建筑物的使用要求、功能要求的重要性等等要素。 1.4结构抗风计算 1.4.1理论计算 在计算分析的工作中：①要充分的考量结构的线性，同时要充分的考量非线性恢复力特性，从而完成模型分析工作；②选择科学的计算方法，计算模拟风场，同时分析风振的动力时程；③按照不一样的性能目标，选择有效的分析方法；④推广实用性较强和容易掌握的计算方法，降低计算量，重视前后处理软件程序的开发和利用工作。 1.4.2风洞试验 风洞试验的主要目标，是对大气边界层风对建筑物产生的作用进行测量。高楼会导致比较强的地面风，对地面的破坏作用也比较大；如果高层建筑集聚在一起，群体效应会危害建筑物和建筑物之间的通道，上述情况都可以利用风洞试验完成分析工作。 2提高超高层建筑稳定性的相关方法超高层建筑会有正常的摆动，顶层会有一个自动配重的装置，主要用于预防地震。这个配重装置的学名叫做风阻尼器(tunedmassdump-er)。这是一个几百吨重的悬挂在楼顶部的大铁球，它调整了房屋的共振频率，使房屋在强风，地震情况下减少震动幅度，调整振动频率避免共振。房屋在大风中引起的晃动，包括建造过程中，是主要靠地基来保证建筑的整体完整性的。超大型建筑的保险系数是很高的，比一般小高层之类的要稳得多。另外在结构较高时，风阻尼器的安装，会减少震动幅度，也是为了减少人在内部活动的眩晕感，对于建造好的建筑结构如何做抗震与抗风设计的。建造过程中，并不是抗震的最不利状态。所以在设计过程中，有一个原则或者方法:对最不利状态进行设计。所谓最不利，就是各种情况下，对结构物危害最大的情况。一个结构物，受力状态多种多样，设计者不可能对每一个状态都进行计算，只能选择最不利的状况进行设计计算。最不利状况没有问题了，那么其他状况也就自然满足。值得指出的是，与最优化问题类似，通常也没法找到最不利(对应全局最优)的状况，只能找到若干个次不利(对应局部最优)的状况，以此作为依据进行结构稳定设计。回到这个问题本身，在建造过程中，如果将施工辅助设施牢固的固定在建筑物上，这时候如果发生地震，似乎并不是结构的最不利状况。因为地震荷载与几个因素有关，结构物的质量，结构物的刚度，结构物的高度。在建筑物达到最高处，建造完毕时，此时结构物的质量最大，刚度最小，高度最高。这时候，似乎才是结构物的最不利状况。这时候，抗震性能满足要求，那么建造过程中的抗震性能就自然满足了。 3高层建筑结构抗风措施 3.1横向风控制 高层建筑具有高而柔的特点，其一阶自振频率往往与风荷载峰值频率比较接近，在风荷载作用下很容易产生强烈的共振效应，导致结构响应放大。从横风向风力形成以及横风向响应的特点来看，控制横风向风致响应可以采用气动措施和结构措施。气动措施包括：减小横风向风力和改变建筑周边漩涡脱落频率，改变横风向风力功率分布；结构措施包括改变结构刚度或改变结构阻尼。 3.1.1气动措施
高层建筑结构的抗风设计
高层建筑结构的抗风设计 一、前言 当前，我国高层建筑的高度不断增加，加之全球气候和环境问题，使得高层建筑抗风设计受到人们的广泛关注。 二、高层建筑抗风的研究方法 结构抗风性能研究的主要方法有风洞试验、CFD数值模拟、理论分析和现场实测四种。 1、风洞试验方法 风洞试验，即在大气边界层风洞中用模型试验来模拟实际结构在风的作用下静力和动力效应。常用的风洞试验方法包括刚性模型测压试验、高频动态天平试验、节段模型测力试验、节段模型测振试验和气动弹性模型试验等。刚性模型测压试验也就是按照外形几何相似的原则，以一定缩尺比例制作测压模型进行风洞测压试验。这种试验方法是一种结构表面上的所有压力测点的同步压力测试法，它要求所有测点同步测试，结构响应的计算可以考虑多模态的影响，但较多测点的同步测试需要较好的试验测试设备。 高频动态天平试验得到理想状态下的结构响应，较容易实现，在高层建筑模型的风洞试验中该方法应用较广，但是它只能考虑一阶直线型模态，不能考虑高阶模态影响，一般只能从理论上进行修正或加入一定的假定来弥补试验的不足。节段模型测力试验和节段模型测振试验一般使用刚性或弹性支座模型，通常用于桥梁结构，也可以用于其它细长形状的结构。气动弹性模型试验能够全面考虑结构和气流的相互耦合作用，较为真实地反映结构在大气边界层中的动力响应形式，是进行结构风致响应研究的一种重要手段，但是模型制作和试验都比较复杂。 2、计算流体力学数值模拟的方法 CFD数值模拟，即应用计算流体力学(CFD)技术在计算机上模拟建筑物周围的风压场变化并求解建筑物结构表面的风荷载分布。它拥有直接模拟实际风环境的能力，但是，建筑物位于大气边界层中，气流在大气边界层中的流动状态十分复杂，往往是计算流体力学中最难模拟的内容。同时，钝体建筑物周围流场也十分复杂，它是由撞击、分离、回流、环绕和旋涡等组成的，因此就目前来说，CFD 数值模拟方法还是无法替代风洞试验。
实验设计的基本原理
实验设计的基本原则 在实验设计中，应当严格遵守对照、随机、重复和均衡四个基本原则。 1、对照的原则 1）设立对照的意义 设立对照组的的意义在于使实验组和对照组内的非处理因素的基本一致，即均衡可比。对照的意义还可以用以下符号表达： 实验效应是与混在一起的，实验设计的主要任务是如何使能单独显示出来。 设立对照，使实验中两组（或多组）的均衡，即。这样，实验组的效 应就可以显示出来。 ：处理因素；与：相同的非处理因素；：与之差；：实验效应， 与是与的影响结果；：与之差的效应。这样，通过对照就消 除了非处理因素对实验效应的影响。 2）对照的基本形式 对照的形式有多种，可根据研究目的和内容加以选择，常用的有下列几种。 （1）空白对照对照组不施加任何处理因素。例如，观察某种疫苗预防肾综合征出血热的效果，选择人口数量和构成、发病水平、地理环境、主要宿主鼠类基本相似的两个疫区，一个作为试验区，在人群中接种疫苗，另一个作为对照区，不施加任何干预措施，处理因素完全空白。这种对 照只有在处理因素很强，非处理因素很弱的情况下才能使用。在临床试验中，一般不用空白对照。
（2）实验对照对照组不施加处理因素，但施加某种实验因素。如观察赖氨酸对儿童发育的影响，实验组儿童课间加食含赖氨酸的面包，对照组儿童课间加食不含赖氨酸的面包。处理因素是赖氨酸，非处理因素的面包量两组是相同的。 （3）标准对照不设立专门的对照组，而是用现有标准值或正常值做对照。在临床试验中常以某疗法为标准对照组，这种对照应注意标准组必须是代表当时水平的疗法，切不可用降低标准组的方法使实验效应提高。但实验研究一般不用标准对照，因为实验条件不一致，常常影响对比效果。 （4）自身对照对照与实验在同一受试者身上进行，如用药前后作为对比。一般情况下还要求设立平行对照组。 （5）相互对照这种对照不设立对照组，而是两个或几个试验组相互对照。例如用莫雷西嗪治疗冠心病、高血压、心肌病和失调症引起的室性早搏时，设立冠心病组、高血压组、心肌病组和失调症组四个治疗组，相互比较它们的疗效。 （6）配对对照把研究对象条件相同的两个配成一对，分别给以不同的处理因素，对比两者之间的不同效应。配对对照常用于动物实验，临床试验也可采用，但严格地说，很难找到相同或十分相似的对子。 （7）历史对照以本人过去的研究或他人研究结果与本次研究结果做对照。除了非处理因素影响较小的少数疾病外，一般不宜使用这种对照。用时要特别注意资料的可比性。 2、随机的原则 1）随机的意义 所谓随机，就是每一个受试对象都有同等的机会被分配到任何一个组中去，分组的结果不受人为因素的干扰和影响。实验设计中必须贯彻随机化原则，因为在实验过程中许多非处理因素在设计时研究者并不完全知道，必须采用随机化的办法抵消这些干扰因素的影响。 2）随机化的实施 实验设计中所指的总体不是泛指的无限总体，而是根据研究假设的要求规定的纳入标准，如动物的体重、年龄、病人的病情、经济条件、父母的文化程度等所选择的受试对象（即本次实验的有限总体），再把这些受试对象随机分入实验组和对照组中，以增强可比性，称为随机分配（randomized allocation）。随机化的实施就是如何进行随机分配。随机化的方法有多种，最简单的如抽签。但在实验设计中广泛应用随机数字表和随机排列表。 （1）随机数字表和随机排列表