風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用--冷卻塔群風(fēng)荷載的實(shí)測(cè)和風(fēng)洞研究

本課題發(fā)展了兩類海氣耦合模式，即熱帶太平洋和全球熱帶大氣耦合、熱帶太平洋和全球大氣耦合距平模式；熱帶耦合模式的長(zhǎng)期積分成功地模擬了ENSO循環(huán)，模擬結(jié)果的詳細(xì)診斷揭示了一種不同的ENSO循環(huán)負(fù)反饋機(jī)制，并提出了ENSO主周期形成的時(shí)間尺度選擇機(jī)制；熱帶太平洋和全球大氣耦合模式模擬結(jié)果揭示了熱帶ENSO模和溫帶環(huán)流的可能聯(lián)系，指出：冬季溫帶表現(xiàn)為對(duì)ENSO的直接響應(yīng)，而夏季則為對(duì)ENSO引起的季風(fēng)加熱異常的間接響應(yīng)，后者反過(guò)來(lái)又會(huì)影響熱帶ENSO的振幅和位相。本課題的研究結(jié)果對(duì)于理解氣候年際變率的形成具有理論意義，也為年際氣候預(yù)測(cè)提供一定的理論依據(jù)。 2100433B

低矮房屋在風(fēng)災(zāi)中破壞所造成的損失超過(guò)風(fēng)災(zāi)總損失的半數(shù)，改善建筑物外形是解決低矮房屋抗風(fēng)問(wèn)題的最有效途徑。通過(guò)對(duì)不同屋面坡腳的足尺低矮房屋風(fēng)荷載和近地風(fēng)特性的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及風(fēng)洞試驗(yàn)，深入研究各種坡腳低矮房屋的風(fēng)荷載分布特征，并獲得沿海地區(qū)近地風(fēng)場(chǎng)的平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)特性；結(jié)合相同外形低矮房屋的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析影響低層建筑風(fēng)洞模型試驗(yàn)結(jié)果精度的因素，改進(jìn)風(fēng)場(chǎng)模擬技術(shù)和風(fēng)洞試驗(yàn)方法；深入分析各種屋檐構(gòu)造特征（女兒墻、挑檐和檐口形狀等）對(duì)低矮房屋風(fēng)荷載的影響，提出有效的抗風(fēng)措施；研究屋面關(guān)鍵部位（角部、邊緣和屋脊）的脈動(dòng)壓力概率分布特性，提出峰值壓力的合理估算方法；在上述研究的基礎(chǔ)上，深入認(rèn)識(shí)低矮房屋的風(fēng)荷載作用機(jī)理和破壞機(jī)理，提出適合我國(guó)的低矮房屋抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法，提高我國(guó)沿海強(qiáng)臺(tái)風(fēng)區(qū)低矮房屋的抗風(fēng)能力，顯著減輕風(fēng)災(zāi)損失。

我國(guó)沿海地區(qū)每年由于臺(tái)風(fēng)襲擊造成大量人員傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，其中低矮房屋在風(fēng)災(zāi)中破壞所造成的損失超過(guò)風(fēng)災(zāi)總損失的半數(shù)，改善建筑物外形是解決低矮房屋抗風(fēng)問(wèn)題的最有效途徑?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是研究結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)最直接和最可靠的研究手段，也日益成為結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究中非常重要的基礎(chǔ)性和長(zhǎng)期性的方向。為掌握我國(guó)東南沿海地區(qū)低矮房屋風(fēng)荷載的作用機(jī)理，同時(shí)為建筑抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供依據(jù)，本課題組在上海浦東近海岸邊建造了一座坡角可調(diào)的足尺低矮房屋及一座40米高測(cè)風(fēng)塔，用于對(duì)該地區(qū)強(qiáng)風(fēng)作用下近地風(fēng)場(chǎng)特性以及結(jié)構(gòu)屋蓋風(fēng)壓特性進(jìn)行研究，主要工作包括：(1)近地臺(tái)風(fēng)特性實(shí)測(cè)?；诩撅L(fēng)以及2011年兩次不同強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng)“梅花”和“米雷”影響下的近地風(fēng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)上海沿海地區(qū)的近地臺(tái)風(fēng)特性進(jìn)行了研究，研究了平均風(fēng)速和風(fēng)向、湍流度、陣風(fēng)因子、峰值因子、湍流積分尺度和脈動(dòng)風(fēng)速功率譜等隨高度的變化規(guī)律。（2）低矮房屋屋面風(fēng)壓實(shí)測(cè)研究。本實(shí)測(cè)項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首個(gè)固定式低矮建筑現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究項(xiàng)目，其最大特點(diǎn)是屋蓋坡角可以在0～35°之間自由調(diào)節(jié)，可方便研究不同坡角對(duì)屋面風(fēng)壓的影響。基于該實(shí)測(cè)基地，對(duì)低矮建筑屋蓋表面風(fēng)壓特性進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)測(cè)研究，得到了一系列實(shí)測(cè)結(jié)果，并與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。（3）實(shí)測(cè)屋面風(fēng)壓的概率特性研究。通常的風(fēng)壓極值估計(jì)方法均僅針對(duì)于風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)?；谖菝骘L(fēng)壓現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，首先分析了良態(tài)氣候條件下低矮房屋屋面表面風(fēng)壓概率特性，然后探討了各種極值計(jì)算方法對(duì)實(shí)測(cè)風(fēng)壓極值估計(jì)的可靠性，并對(duì)屋蓋表面脈動(dòng)風(fēng)壓的非高斯特性以及偏度和峰度等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。（4）雙坡屋面低矮建筑氣動(dòng)抗風(fēng)措施現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)研究?；趯?shí)測(cè)基地對(duì)低矮建筑模型的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，研究了在屋面上架設(shè)0.3m高整長(zhǎng)單側(cè)板和0.3m高0.5m邊長(zhǎng)轉(zhuǎn)角板，以及屋面邊緣分離板三種不同形式的構(gòu)造后，屋面平均風(fēng)壓系數(shù)和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的變化。研究發(fā)現(xiàn)這三種措施均能在一定程度上降低迎風(fēng)屋面的風(fēng)壓。（5）低矮建筑屋面風(fēng)荷載風(fēng)洞試驗(yàn)研究及規(guī)范化應(yīng)用。通過(guò)對(duì)11個(gè)坡度、3個(gè)高深比和3個(gè)寬深比的總共99個(gè)低矮建筑進(jìn)行剛性模型風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)，給出計(jì)算屋面主體結(jié)構(gòu)分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分區(qū)最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)，最后參照國(guó)外規(guī)范給出了中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范計(jì)算屋面主體結(jié)構(gòu)分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)分區(qū)最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)的建議值。 2100433B

本項(xiàng)目主要研究構(gòu)建一套能夠滿足低矮建筑物風(fēng)荷載和復(fù)雜地貌的近地面風(fēng)場(chǎng)狀況實(shí)測(cè)研究需要、同原型尺寸基本相當(dāng)、可移動(dòng)的的模型房屋及測(cè)試系統(tǒng)。在臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)將該系統(tǒng)布置在臺(tái)風(fēng)登陸地區(qū)開展實(shí)測(cè)研究，變被動(dòng)的等待臺(tái)風(fēng)登陸為主動(dòng)的尋找臺(tái)風(fēng)，創(chuàng)造開展實(shí)測(cè)研究的機(jī)會(huì)。重點(diǎn)研究強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)近地面風(fēng)場(chǎng)狀況（風(fēng)速剖面、湍流度剖面、功率譜等）和低矮房屋風(fēng)荷載狀況，獲得具有工程意義和科學(xué)價(jià)值的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。將近年來(lái)迅速發(fā)展的新方法和新技術(shù)應(yīng)用于實(shí)測(cè)系統(tǒng)的建造和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，以獲得更加準(zhǔn)確和可靠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)低矮建筑物風(fēng)效應(yīng)的典型性特征。將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)、數(shù)值模擬等研究手段結(jié)合起來(lái)開展低矮建筑物抗風(fēng)問(wèn)題的研究，挖掘不同研究手段所獲得結(jié)果的相似性特征，檢驗(yàn)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)一步的改進(jìn)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法。提出在臺(tái)風(fēng)作用下低矮建筑物的等效風(fēng)荷載確定的新方法，為低矮建筑物的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。 2100433B