[01312652]大跨建筑结构抗风关键技术与应用

本项目结合现场实测、风洞试验、数值模拟以及理论分析,深入、系统地研究了大跨建筑结构（包括：大型体育场馆、火车站、会展中心、机场航站楼以及大型工业厂房和储仓等）的风效应及相关问题, 发展了大跨建筑结构抗风设计的关健技术, 研发了多种结构健康监测新设备及新技术,创立了几种大跨建筑结构新体系, 取得了系列的创新性研究成果, 并在实际工程中得到了广泛应用, 产生了重大的经济效益和社会效益。 主要创新： 1.采用多种监测手段,在我国东南沿海地区对强风和台风边界层风场进行了长期的实测工作,建立了系统、全面的实测数据库。通过对强风/台风边界层风场实测数据的深入分析,得到了具有重要科学与工程意义的研究结果,建立了多种地貌类别的台风边界层风场模型,为结构抗风设计及在边界层风洞中重现台风风场提供了科学依据, 填补了国内外空白,并已应用于多座大跨度场馆的抗台风设计。为消除地貌对实测数据的影响,提出了适用于多种地貌类别近地风速数据的标准化方法,显著提高了气象预报及风速统计的准确性和可靠度。 2.开展了大跨建筑结构强/台风效应的实测研究, 揭示了大跨建筑结构的风荷载及风振响应特征, 基于大量现场实测数据提出了大跨度结构抗风设计的阻尼比取值范围, 提高了大跨结构抗风可靠度, 已为业界接受并在设计中采纳。 3.研发了拥有14项专利的结构健康监测新设备及新技术,己国产化生产及广泛应用,产生了显著的经济效益。 4.在比前人更大的湍流积分尺度条件下,开展了大量的风洞实验, 研究了湍流绕钝体的分离、附着、涡列发生的机理,揭示了钝体表面极值负压产生的机理以及湍流特性（如：湍流强度,湍流积分尺度）对钝体表面风压的影响。 5.发明了在风洞实验中模拟门窗突然开启或幕墙瞬间开洞的装置, 开展了大量的风洞实验, 对屋面不同开洞位置和开洞数量造成的大跨结构风致破坏过程进行了研究,揭示了风致内压及其引起大跨结构覆盖层破坏的机理, 为大跨结构的抗风设计提供了技术支持。提出了大跨结构高精度空间风荷载和风致响应计算方法及等效静力风荷载优化设计方法, 并应用于多项实际工程, 取得了显著的经济效益。 6.提岀了新的大涡模拟亚格子模型及入口湍流流场产生的新方法和模拟平衡大气边界层的通用方法, 解决了风工程应用中准确模拟入口湍流的关键问题, 首次实现了对大跨建筑结构风效应全尺寸高雷诺数（10E+8量级）的大涡模拟。基于双流体欧拉模型,创新性地提出了风夹雨和风雪耦合数值模拟新方法;研发了多套数值风洞软件用于大跨建筑结构的抗风、抗风雨、抗风雪设计。 7.创立了几种大跨结构新体系,提高了其抗风安全性,显著降低工程造价,已用于多项实际工程。提出了大跨建筑结构分析新方法,被国内结构设计的通用软件所采纳,已广泛应用于实际工程。 8.建立了基于风洞试验技术并结合长期风气候资料的风环境的评估方法,成果已经应用于多个新城区的规划和建设, 为现代城市的环境可持续发展提供了新的技术手段和成功范例。 成果及影响：发表相关论文207篇（173篇发表于SCI杂志）,被SCI杂志他人引用1681次,出版专著2本。获授权9项发明专利和10项实用新型专利及3项软件著作权。 奖项： 澳大利亚K.H. Hunt 研究优异奖, 中国土木工程詹天佑奖（3项）, 全国优秀建筑结构设计一等奖（3项）。 应用推广： 研究成果应用于广州亚运会场馆, 深圳世界大学生运动会场馆,深圳火车北站,济南奥林匹克体育中心等数十栋大跨建筑结构的抗风设计。 技术经济指标：取得了一系列有重要创新性的研究成果, 填补了多项国内外空白, 总体技术水平和科研成果达到了国际领先水平, 取得了重大的社会效益和经济效益（超过3亿元）。