[01702542]大型公共建筑抗风关键技术研究与工程应用

本项目采用现场实测、风洞试验、数值模拟以及理论分析相结合的手段,深入、系统地研究了大型公共建筑风效应,解决了大跨结构抗风设计的一些关健技术问题,并在实际工程中得到了广泛应用,为抗风设计规范的修订和建筑设施防风毁提供了科学依据。 主要创新： 1.采用多种监测手段,在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研究,获得了全面、系统的具有科学与工程意义的实测数据库和分析结果,建立了多种地貌类别的台风边界层风场模型,为结构的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并已应用于沿海台风多发地区的多座大跨度场馆的抗风设计。提出了适用于不同地貌下近地风速数据的标准化方法,提高了香港地区气象预报及风速统计的准确性。 2.开展了大跨结构强/台风效应的实测研究,揭示了大跨结构的风荷载及风振响应特征,提出的大跨钢结构抗风设计的阻尼比取值范围（1%～2%）已为业界广泛接受并在抗风设计中采纳。首次在超强台风登陆地点全程监测了台风风场和低层房屋风压分布,揭示了台风导致屋面破坏的机理,为结构抗台风设计和房屋防风毁提供了科学依据。 3.发明了一种用于风洞试验测压管道修正的实验装置,通过在比前人更大的湍流积分尺度条件下的大量的风洞实验,研究了湍流绕钝体的分离、附着、涡列发生的机理,揭示了极值负压产生的原因和湍流的影响。提出了大跨结构高精度空间风荷载和风致响应新方法及等效静力风荷载优化设计方法,取得了显著的经济效益。发明了模拟门窗突然开启或幕墙瞬间开洞的装置,研究了风致内压及其引起大跨结构覆盖层破坏的机理,为大跨结构的安全设计提供了技术支持。 4.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,解决了工程应用中准确模拟湍流入口边界的关键问题,实现了对大跨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;研发了多套获软件著作权的数值风洞软件,已应用于多个大型公共建筑的抗风、抗风雨、抗风雪设计。 5.创立了几种大跨结构新体系,提高了其抗风安全性,已应用于多项实际工程。 6.建立了一套结合风气候资料与风洞试验的空气流通性评估方法,应用于新城区的规划,为城市可持续性发展提供了有益的借鉴。 7.研发了拥有11项专利的结构健康监测新设备及新技术,己较大规模国产化生产及应用。 成果及影响：发表论文192篇（161篇发表于SCI杂志）,被SCI杂志他人引用1485次,出版专著2本。获授权6项发明专利和8项实用新型专利及3项软件著作权。 应用推广：成果应用于广州亚运和深圳大运场馆等数十栋大跨结构的抗风设计。 技术经济指标：取得了有重要创新性的多项研究成果,填补了国内外空白,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1亿元）