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近海岸强风风场特性现场实测研究胡尚瑜;聂功恒;李秋胜;张敏【摘要】基于近海岸100m测风塔获取的近海面地貌条件5个不同高度风速数据.以10m标准高度平均风速大于10m/s为强风标准,选取台风和季风风场强风样本,应用Bootstrap统计分析法,对强风条件下近地层平均风剖面、湍流强度剖面、湍流特征参数进行分析,探讨了台风和季风条件下这些参数的差异,并将实测结果与风荷载规范规定值进行比较,检验风载荷规范的适宜性.分析结果表明 ;近地边界层的平均风剖面符合指数律或对数律,台风和季风风剖面指数分别约为0.12和0.06;近地平均湍流度剖面符合指数律,台风风场各高度平均湍流度与现行规范相接近;台风风场各高度阵风因子均值较风荷载规范推算值要大,但季风风场阵风因子均值与规范推算值相接近.%Mean wind speed and wind turbulence characteristics of strong winds in surface boundary layer were studied by bootstrap method based on strong wind data sample in accordance with 10m height and mean wind speed higher than 10m/s. The strong wind data were recorded from 100m meteorological tower at sites near seashore with strong wind conditions and coastal terrain. The major objective of the paper is to further understand differences between near ground typhoon-generated and monsoon wind characteristics. Furthermore, the estimated wind profile and turbulence profiles were compared to those stipulated by wind loads Standard to verify the suitability of the wind load specification.The results reveal that in the near-surface range vertical distribution of mean wind speed can be well described by a logarithmic law and a power law. The mean values of exponent of the power-lawprofile are 0.12 and 0.06 for the coastal terrain in the typhoons and monsoon wind climates, respectively. The variation of the mean longitudinal turbulence intensity with varing height approximately follows a power law. The mean value of longitudinal turbulence intensity at five heights was fitting the results of the turbulence intensity profile. The profile is which was approximately same as that stipulated in wind loads Standard for coastal terrain exposure. Meanwhile, the measured gust factor of typhoons is larger than that stipulated in wind loads Standard for the coastal terrain exposure, but for the monsoon, it is close to the code value.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2017(035)002【总页数】9页(P242-250)【关键词】风荷载;平均风剖面;湍流度;阵风因子;Bootstrap统计【作者】胡尚瑜;聂功恒;李秋胜;张敏【作者单位】桂林理工大学广西建筑新能源与节能重点实验室, 广西桂林 541004;桂林理工大学广西建筑新能源与节能重点实验室, 广西桂林 541004;香港城市大学土木及建筑工程系, 中国香港 999077;桂林理工大学广西建筑新能源与节能重点实验室, 广西桂林 541004【正文语种】中文【中图分类】TU312.1近年来近海岸建筑和高耸结构及超大跨度桥梁等工程不断兴建，近海岸工程的结构抗风设计和安全可靠性显得尤为重要。
台风作用下高层建筑的风场和风效应原型实测研究随着台风频繁来袭，高层建筑的风场和风效应对于建筑物的结构安全和居民的居住环境成为了一个重要的研究课题。
本文将介绍以台风作用下高层建筑的风场和风效应为研究对象的实测研究，并探讨其原型实测方法和结果。
台风作用下高层建筑的风场和风效应研究主要包括两方面的内容：风场研究和风效应研究。
风场研究主要研究台风作用下高层建筑周围的风速、风向和风压分布情况；风效应研究则针对高层建筑所受到的台风风力作用对建筑物结构安全和居民的舒适性造成的影响进行研究。
为了进行台风作用下高层建筑的风场和风效应的实测研究，首先需要确定研究对象和研究区域。
研究对象可以是已建成的高层建筑，也可以是即将建造的高层建筑的原型模型。
研究区域则需要综合考虑台风频率和强度，选择具有代表性的地点进行实测。
其次，为了实现风场和风效应的实测，需要采用多种测量方法和设备。
其中，风速和风向可以使用风速计和风向仪进行实时测量，通过在高层建筑周围安装多个风速测点，可以获得风场的风速和风向分布情况。
风压的测量则需要利用风压计或者压力传感器进行，通过在建筑物表面安装多个测点，可以获得风场的风压分布情况。
实测研究需要在台风来袭时进行，但由于台风的不确定性和危险性，实测过程需要合理安排和控制风险，确保研究人员的安全。
在实测过程中，研究人员需要根据实际情况选择适当的观测时间和观测位置，在安全的条件下进行实测并记录数据。
通过实测获得的数据可以进行进一步的分析和处理。
风场的分布可以通过风速和风向数据进行绘图分析，得到风场的形态和风速分布特点。
风效应的研究可以通过分析风压数据，计算建筑物受到的最大风压和风力矩，评估建筑物结构的稳定性和抗风能力。
实测研究的结果可以为高层建筑的结构设计和防风措施提供依据。
通过对风场和风效应的实测研究，可以了解台风作用下建筑物所受到的风力作用，为高层建筑的结构设计和抗风措施的制定提供科学依据，从而提高高层建筑的结构安全和居住环境的舒适性。
第 62 卷第 3 期2023 年 5 月Vol.62 No.3May 2023中山大学学报（自然科学版）（中英文）ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI珠海附近海岛建筑群的抗风等级分析*王静，孙弦，夏冬，吴志棚，孙丽烨，李智丽珠海市公共气象服务中心，广东珠海 519000摘要：随着全球变暖，极端大风事件越发频繁，特别是短时极大风对建筑物带来很大损失。
本文利用极值模型和CFD数值模拟来研究珠海附近海岛上的建筑群16方位抗风等级，为建筑设计和防灾减灾提供科学依据。
由于研究区附近的自动气象站年限较短，因此先利用模拟结果更具安全性的Gumbel分布拟合珠海站16方位重现期最大风速，再利用阵风系数及自动气象站资料，订正到研究区，得出50 a和100 a一遇的年极大风速分别为76.1和83.5 m/s，最大的3个风向分别是东南偏东（ESE）、东（E）和东北偏东（ENE）。
最后将16个方向的大风作为初始场进行CFD数值模拟，发现建筑排列、建筑形状、高低等都会对风速产生影响，并得出具体的建筑表面抗风等级，D4区的抗风等级最高，基本都要超过17级；D2区所需抗风等级最低，多为14~15级。
关键词：海岛建筑群；16方位极大风；重现期；抗风等级中图分类号：P49 文献标志码：A 文章编号：2097 - 0137（2023）03 - 0025 - 10The wind resistance grade of constructions on an island near Zhuhai WANG Jing， SUN Xian， XIA Dong， WU Zhipeng， SUN Liye， LI ZhiliZhuhai Public Meteorological Service Center， Zhuhai 519000， ChinaAbstract：With global warming， extreme winds， particularly short-term extreme winds are becoming more frequent and cause great damage to constructions. In this paper， an extremum model and a CFD method are used to study the wind resistance grades in different directions of constructions on the island near Zhuhai， to provide fundamental information for architectural design and reduce disasters. Becauseof the limitation of automatic observations， the Gumbel distribution is used to fit the extreme winds in16 directions of the Zhuhai Station； then the gust coefficients and relevant data from nearby automatic stations are used to calibrate the data in the study area. It is resolved that the annual extreme wind speedof once in 50 years and once in 100 years is 76.1 m/s and 83.5 m/s， respectively； the directions with the maximum winds are East-Southeast （ESE）， East （E）， and East-Northeast （ENE）. Furthermore，we simulated the effects of extreme winds from 16 different directions using CFD， it is found that the layout，shape，and height of constructions all affect the wind speed. The required wind resistance grades of constructions on the island are determined：the D4 area needs the highest wind resistance grade which is over the Beaufort wind force scale of 17； the D2 area requires the lowest wind resis‐tance grade， which is about the Beaufort scale of 14 to 15.Key words：constructions on island；extreme wind in 16 directions；recurrence period；wind resis‐tance gradeDOI：10.13471/ki.acta.snus.2022D035*收稿日期：2022 − 06 − 09 录用日期：2022 − 09 − 15 网络首发日期：2023 − 02 − 27基金项目：广东省气象局科技项目（GRMC2020M26）作者简介：王静（1989年生），女；研究方向：海陆气相互作用和数值模拟；E-mail：******************通信作者：孙弦（1982年生），女；研究方向：气象预报服务和大气环境；E-mail：*******************第 62 卷中山大学学报（自然科学版）（中英文）风是建筑物设计中需要慎重考虑的气象因子，而随着全球变暖，极端大风事件也越发频繁（杨秋珍等，2015；Xia et al.，2022），风灾事故时有发生。
海上建筑物抗风稳定性分析及模拟研究引言海上建筑物包括海洋平台、油田采油平台、风力发电机组以及各种船只等，这些建筑物要经受海洋环境中的强风、大浪、海浪等自然因素的考验，所以其风力稳定性问题应受到重视。
本文将从风力稳定性分析及模拟研究两个方面，探讨海上建筑物的抗风稳定性分析。
一、风力稳定性分析1.1 预备知识稳定性是物体在受到外力作用下，当物体被偏离平衡点一定距离后，由于外力的作用或者一些天然因素，物体会不断发生大量位移，直至与其他物体发生接触，从而失去平衡的过程。
主要影响建筑物稳定性的因素是风向、风速、地形和建筑外形等。
1.2 作用力矩理论建筑物抗风性能主要通过作用力矩的大小来体现，力矩的大小取决于建筑物的形状特征、支撑结构以及风力特性等。
建筑物在抗风时，作用的外力是来自于风产生的阻力及风顶部的附近气压平衡强度的重力合力。
1.3 海上建筑物抗风设计标准关于海上建筑物抗风设计标准，国内外已有几十年的研究成果和实践应用。
国内标准《海洋工程结构设计规范》GB 50009-2012、日本标准JIS B 9931-1994、美国标准API RP 2A WSD和ISO等标准都对海上建筑物的抗风设计进行了规定。
这些标准要求风验算的主要参数是高温度、风速和风向。
在风速的测量中，较为常用的方法是使用天气雷达、流场仿真方法来进行。
二、模拟研究2.1 建筑物CFD数值计算模拟研究现代计算流体力学(CFD)是模拟海上建筑物稳定性的先进方法之一，其将建筑物置于流场环境中进行数值计算模拟研究，不仅可模拟建筑物内部不同风速区域的风场流动，还能够分析不同方向、不同风速下建筑物的气动荷载情况。
2.2 模型试验模型试验方法是以实验方法为依据，按比例制造相应的海上建筑物模型，通过对这些模型进行物理试验研究，来探讨其抗风性能的问题。
此方法现在已成为许多研究结构力学、气动力学等方面的科研机构所参照的基本方法之一。
2.3 直接测定法据直接测定法，该方法通过采用落地式挂力仪、风洞试验、整机试验等手段，直接测定海上建筑物在不同风速、风向的情况下，支撑结构和管道等的变形情况及风力反作用力的大小。
振 动 与 冲 击第29卷第5期JOURNAL OF V I B RATI O N AND SHOCKVol .29No .52010 强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .50578092)收稿日期:2009-02-10 修改稿收到日期:2009-05-17第一作者申建红男,博士生,1970年10月生通讯作者李春祥男,博士,教授,博士生导师,1964年12月生申建红1,2,李春祥1(1.青岛理工大学土木工程学院,青岛 266520;2.上海大学土木工程系,上海 200072) 摘 要:为了获取在强风作用下超高层建筑的风场特性,基于风压测试基本原理,设计出了新型风压传感器。
针对一超高层建筑设计了风场实测的实施方案,获得了超高层建筑顶部的风速风向纪录,记录了墙面六个测点的风压时程。
基于高空风速风压同步实测结果,分别对实测场地的风速风向特征及墙面风压特征进行了分析。
结果表明,特殊地形条件下的风速脉动不完全符合典型的风速谱,而且其概率密度函数有可能不符合高斯分布;在这种情况下的墙面风压也呈现出不同程度的非高斯特征,尤其是在分离流区域;脉动风压的空间相关性与风洞试验研究的结果具有相同的规律。
关键词:强风;超高层建筑;全尺度实测;新型风压传感器;风压分布特征;相关性分析中图分类号:T U311 文献标识码:A 超高层建筑逐渐呈现出轻质量、高柔度和低阻尼特性致使结构的风致动力响应明显增加,结构对风敏感性进一步提高,导致结构风荷载取值和风致动力响应估计与控制成为当今结构工程设计所面临的主要问题之一。
超高层建筑风速、风压场及风致动力响应实测的目的:是获取结构在强风(台风)作用下外表面静态和动态压力的分布特征和横向的湍流特性,进一步为在湍流风作用下结构横向振动的理论研究、结构抗风设计、幕墙设计、风致振动控制设计提供实测数据。
国外针对高层建筑风压分布特性和风致动力响应进行了大量的全尺度测量研究[1-2]。
上海地区近地台风实测分析王旭;黄鹏;顾明【摘要】基于10m、20m、30m和40m高度处台风“梅花”影响下的上海浦东地区近地风实测数据,对平均风速与风向、阵风因子随阵风持续时距的变化、脉动风速分量的概率分布及其之间相关性进行了分析。
研究结果表明：10m高度处,12m/s以上时段纵向阵风因子随阵风持续时距变化的曲线与 Durst曲线较为符合,而12m/s以下时段实测曲线与Krayer-Marshall曲线基本符合；当阵风持续时距小于某一临界值时,10m高度处横向和竖向阵风因子较20m和40m处的结果明显偏大,而大于此临界值后,三者较为接近,横向和竖向对应的临界值分别约为100s 和10s；不同时段及高度处各向脉动风速分量均服从高斯分布；纵向与横向脉动风速自相关系数的衰减速率随实测高度的增大而减小,并通过拟合给出了相应的经验表达式；脉动风速分量之间互相关系数随平均风速的变化趋势不明显。
【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2012(000)020【总页数】6页(P84-89)【关键词】台风“梅花”;现场实测;阵风因子;高斯分布;相关性【作者】王旭;黄鹏;顾明【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TU317.2;TU312.1调查表明，全球每年风灾损失超过百亿美元，其中绝大部分损失是由于低矮房屋损毁造成的[1]。
我国东南沿海村镇多以低矮建筑为主，而且又是台风高发的地区，每年由于台风袭击造成巨大的人员伤亡及财产损失。
发达国家开展风特性实测研究起步较早，积累了大量数据资料，并且针对极端风气候制定了相应的规范及标准，用以指导结构设计[2]。
虽然近些年我国在风特性研究领域取得了一些研究成果[3－4]，但在台风作用下东南沿海地区近地强风特性的研究仍相对缺乏[5－6]。
浅析海岸地形中风场效应对高楼建筑施工的影响摘要：文章分析了海岸地形风力通过土堤后后方风力的变化，以对邻近高层建筑施工提供参考。
关键词：风场；土堤；平均风速；速度上升比空旷的海岸地形在面临强风的吹袭下，各式不同土堤形状结构物如防波堤等，在不同倾角的状况下会造成其周遭流场的不同，相对会产生许多变化，且对其表面承受风力作用及邻近区域的高层建筑物施工皆有重大影响，为此本文针对其进行研讨。
台湾地区电力公司林口电厂更新扩建计划，预定将以林口电厂东北海域填积煤灰所产生之新生地规划为煤仓区，建造10座相同规格的燃煤储存筒仓，每座有效储存容积74 000 m3，净内径尺寸直径46 m，外径约为48 m，高度则为高出既有地表面（EL+10.0m）72 m。
由于该工程案预定施作于空旷的海岸地形场所，且建筑量体属大型建物，施工过程中受风力影响不小。
因此利用风场实验成果，藉以作为其施工受风力影响的安全性评估参考。
1 大气风场的技术背景及实验原理1.1 大气紊流边界层地球表面接受太阳辐射量的不一致造成压力不平衡仍是形成风的基本因素，一般而言，由地表至 1 000 m高度之间的大气运动属于紊流边界层型态。
Davenport对在中性大气稳定时，不同地形下的大气紊流边界层高度δ提供下列的建议值：乡村地形：δ=274 m；市郊地形：δ=400 m；都市地形：δ=512 m。
Counihan则建议以600 m做为不考虑地形条件下大气边界层的平均高度。
1.2 实验目的针对不同斜坡倾角的土堤进行模型试验，分析其在受风力作用下的风场结构与特性，以便提供土堤形状构造物相关工程研究设计或评估其周遭施工受风力影响的安全性等参考。
1.3 实验方法1.3.1 模拟大气紊流边界层为使环境风洞内产生理想的模拟大气边界层，采用三角型的涡流产生器（spire）与粗糙元素（roughness element）搭配，藉此模拟出较符合现实流场的平均风速剖面与紊流特性。
土木工程相关的台风近地风场实测研究徐安;傅继阳;赵若红;吴玖荣【摘要】采用三维超声风速仪现场观测了台风"珍珠"和"派比安"的登陆过程,分析了两次台风过程的平均风速、风向变化历程以及台风脉动风速的概率密度分布,进一步研究了台风湍流强度、湍流积分尺度与阵风因子.结果表明:在低风速情况下,台风脉动风速接近正态分布,湍流强度与阵风因子存在近似线性关系,可用相关经验公式进行拟合.两次台风过程实测风速谱均可与某种理论谱模型较好吻合,通过拟合可以降低实测谱与理论谱的偏差.【期刊名称】《空气动力学学报》【年(卷),期】2010(028)001【总页数】9页(P23-31)【关键词】台风;湍流强度;阵风因子;现场实测【作者】徐安;傅继阳;赵若红;吴玖荣【作者单位】广州大学与淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006;广州大学与淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006;温州大学建筑与土木工程学院,浙江,温州,325000;广州大学与淡江大学工程结构灾害与控制联合研究中心,广东,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】TP391.090 引言风荷载是作用于建筑结构的一种典型的动力荷载,其对建筑结构物的作用效果是由风特性决定的。
与建筑结构风荷载直接相关的风特性主要有:平均风速风向、湍流强度、峰值因子、湍流积分长度和脉动风速谱等[1]。
这些风特性是由大气运动中动量、热量、水分等的输送与平衡以及边界层的摩擦等因素所决定的[2,3]。
不同尺度、不同类型的天气过程,它的驱动因素和运动特征是不一样的[4]。
现行的建筑结构抗风设计规范中关于风荷载的平均风和脉动风特性大部分是根据季候风的研究结果得到的,由于在季候风中,大气运动中动量、热量、水分等的运输与平衡与台风有显著的差别,所以季候风特性与台风的风特性也有显著的差别[4～6]。
台风的强度一般要远大于季候风的强度,在台风影响地区,土木工程结构抗风设计主要是针对台风作用。
浅析海岸地形中风场效应对高楼建筑施工的影响摘要：文章分析了海岸地形风力通过土堤后后方风力的变化，以对邻近高层建筑施工提供参考。
关键词：风场；土堤；平均风速；速度上升比中图分类号：tu-80 文献标识码：a 文章编号：1006-8937（2012）26-0128-02空旷的海岸地形在面临强风的吹袭下，各式不同土堤形状结构物如防波堤等，在不同倾角的状况下会造成其周遭流场的不同，相对会产生许多变化，且对其表面承受风力作用及邻近区域的高层建筑物施工皆有重大影响，为此本文针对其进行研讨。
台湾地区电力公司林口电厂更新扩建计划，预定将以林口电厂东北海域填积煤灰所产生之新生地规划为煤仓区，建造10座相同规格的燃煤储存筒仓，每座有效储存容积74 000 m3，净内径尺寸直径46 m，外径约为48 m，高度则为高出既有地表面（el+10.0m）72 m。
由于该工程案预定施作于空旷的海岸地形场所，且建筑量体属大型建物，施工过程中受风力影响不小。
因此利用风场实验成果，藉以作为其施工受风力影响的安全性评估参考。
1 大气风场的技术背景及实验原理1.1 大气紊流边界层地球表面接受太阳辐射量的不一致造成压力不平衡仍是形成风的基本因素，一般而言，由地表至1 000 m高度之间的大气运动属于紊流边界层型态。
davenport对在中性大气稳定时，不同地形下的大气紊流边界层高度δ提供下列的建议值：乡村地形：δ=274 m；市郊地形：δ=400 m；都市地形：δ=512 m。
counihan则建议以600 m做为不考虑地形条件下大气边界层的平均高度。
1.2 实验目的针对不同斜坡倾角的土堤进行模型试验，分析其在受风力作用下的风场结构与特性，以便提供土堤形状构造物相关工程研究设计或评估其周遭施工受风力影响的安全性等参考。
1.3 实验方法1.3.1 模拟大气紊流边界层为使环境风洞内产生理想的模拟大气边界层，采用三角型的涡流产生器（spire）与粗糙元素（roughness element）搭配，藉此模拟出较符合现实流场的平均风速剖面与紊流特性。
