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浅析结构风工程的研究方法
作者：姚远 邵帅
来源：《城市建设理论研究》2014年第06期
摘要：结构风工程是土木工程领域的一个热门话题，已经引起了越来越多人的关注和研究。本文介绍了结构风工程的历史，脉动风的概率特性，并总结了结构风工程的研究方法，可以为结构风工程的研究提供一定参考。
关键词：结构风工程；脉动风；研究方法；健康监测 中图分类号：TU198文献标识码： A 一. 结构风工程的历史
工程结构的抗风是工程结构设计必须面对的重大课题。结构风工程就是研究风和结构的相互作用, 亦称结构风效应问题, 特别是动力风效应,即风致振动问题。
风工程的第一个历史转折点是1760年，John Smenton提出了最早的风力计算公式：。第一个转折点的意义是对于平均风作用的认识。
第二个历史转折点是1879年泰河铁路桥梁的倒塌和1889年埃菲尔铁塔的建成。泰河铁路桥是一个84跨的铁桁架桥，被一阵30-35m/s 的风吹倒，而此桥梁的设计风速是36m/s. 埃菲尔铁塔在设计的时候就考虑了脉动风的影响 。第二个转折点的意义是认识到了脉动风的影响。 第三个历史转折点是1940年，美国塔科马大桥的倒塌。塔科马悬索桥主跨853米，建好不到4个月，就在一场风速不到20m/s的在海峡产生上下和来回扭曲振动而倒塌了。第三个转折点的意义是人们认识到了风的动力作用。
21世纪结构长大化、高耸化以及外形复杂化的趋势使结构风工程研究面临新的挑战, 需要对现行的理论和方法进行精细化的改进和发展, 同时开展有效风振控制方法的研究, 为解决大型复杂结构的风工程问题作好准备。 二. 脉动风的概率特性
风荷载包括平均风对结构的静力荷载和脉动风对结构的动力荷载。脉动风荷载是随机荷载，它使结构产生随机振动。要分析结构在脉动风作用下的随机响应，必须了解脉动风的概率特性，包括其概率分布、功率谱、空间相关性等。
脉动风特性包括脉动风速、风向变化、湍流强度、湍流积分尺度、脉动风功率谱和空间相关系数等。脉动风特性对工程结构的风荷载和风响应有重要的影响，是大气边界层中风特性研