風(fēng)對結(jié)構(gòu)物的作用--冷卻塔群風(fēng)荷載的實測和風(fēng)洞研究基本信息

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)反饋機制，并提出了ENSO主周期形成的時間尺度選擇機制；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ENSO的直接響應(yīng)，而夏季則為對ENSO引起的季風(fēng)加熱異常的間接響應(yīng)，后者反過來又會影響熱帶ENSO的振幅和位相。本課題的研究結(jié)果對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)問題的最有效途徑。通過對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)場實測及風(fēng)洞試驗，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)場的平均風(fēng)和脈動風(fēng)特性；結(jié)合相同外形低矮房屋的現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和風(fēng)洞試驗結(jié)果進行對比，分析影響低層建筑風(fēng)洞模型試驗結(jié)果精度的因素，改進風(fēng)場模擬技術(shù)和風(fēng)洞試驗方法；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)識低矮房屋的風(fēng)荷載作用機理和破壞機理，提出適合我國的低矮房屋抗風(fēng)設(shè)計方法，提高我國沿海強臺風(fēng)區(qū)低矮房屋的抗風(fēng)能力，顯著減輕風(fēng)災(zāi)損失。

我國沿海地區(qū)每年由于臺風(fēng)襲擊造成大量人員傷亡和經(jīng)濟財產(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)問題的最有效途徑?，F(xiàn)場實測是研究結(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)性和長期性的方向。為掌握我國東南沿海地區(qū)低矮房屋風(fēng)荷載的作用機理，同時為建筑抗風(fēng)設(shè)計提供依據(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米高測風(fēng)塔，用于對該地區(qū)強風(fēng)作用下近地風(fēng)場特性以及結(jié)構(gòu)屋蓋風(fēng)壓特性進行研究，主要工作包括：(1)近地臺風(fēng)特性實測?；诩撅L(fēng)以及2011年兩次不同強度的臺風(fēng)“梅花”和“米雷”影響下的近地風(fēng)實測數(shù)據(jù)，對上海沿海地區(qū)的近地臺風(fēng)特性進行了研究，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)壓實測研究。本實測項目是國內(nèi)首個固定式低矮建筑現(xiàn)場實測研究項目，其最大特點是屋蓋坡角可以在0～35°之間自由調(diào)節(jié)，可方便研究不同坡角對屋面風(fēng)壓的影響?；谠搶崪y基地，對低矮建筑屋蓋表面風(fēng)壓特性進行了詳細(xì)的實測研究，得到了一系列實測結(jié)果，并與風(fēng)洞試驗結(jié)果進行對比。（3）實測屋面風(fēng)壓的概率特性研究。通常的風(fēng)壓極值估計方法均僅針對于風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)?；谖菝骘L(fēng)壓現(xiàn)場實測數(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算方法對實測風(fēng)壓極值估計的可靠性，并對屋蓋表面脈動風(fēng)壓的非高斯特性以及偏度和峰度等相關(guān)內(nèi)容進行了系統(tǒng)的研究。（4）雙坡屋面低矮建筑氣動抗風(fēng)措施現(xiàn)場實測研究?；趯崪y基地對低矮建筑模型的現(xiàn)場實測，研究了在屋面上架設(shè)0.3m高整長單側(cè)板和0.3m高0.5m邊長轉(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)洞試驗研究及規(guī)范化應(yīng)用。通過對11個坡度、3個高深比和3個寬深比的總共99個低矮建筑進行剛性模型風(fēng)洞測壓試驗，給出計算屋面主體結(jié)構(gòu)分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)和圍護結(jié)構(gòu)分區(qū)最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)，最后參照國外規(guī)范給出了中國建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范計算屋面主體結(jié)構(gòu)分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)和圍護結(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)場狀況實測研究需要、同原型尺寸基本相當(dāng)、可移動的的模型房屋及測試系統(tǒng)。在臺風(fēng)登陸時將該系統(tǒng)布置在臺風(fēng)登陸地區(qū)開展實測研究，變被動的等待臺風(fēng)登陸為主動的尋找臺風(fēng)，創(chuàng)造開展實測研究的機會。重點研究強臺風(fēng)時近地面風(fēng)場狀況（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)價值的實測數(shù)據(jù)。將近年來迅速發(fā)展的新方法和新技術(shù)應(yīng)用于實測系統(tǒng)的建造和實測數(shù)據(jù)的分析，以獲得更加準(zhǔn)確和可靠的實測數(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)場實測、風(fēng)洞試驗、數(shù)值模擬等研究手段結(jié)合起來開展低矮建筑物抗風(fēng)問題的研究，挖掘不同研究手段所獲得結(jié)果的相似性特征，檢驗風(fēng)洞實驗和數(shù)值模擬方法的準(zhǔn)確性和可靠性，進一步的改進風(fēng)洞實驗和數(shù)值模擬方法。提出在臺風(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)計提供可靠的依據(jù)。 2100433B