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风工程导论
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spContent=在结构工程领域,风荷载及其对结构的作用是一个非常重要的问题。特别是近年来,随着新技术和新材料的应用,工程结构向着高、大、长、柔方向发展的趋势日益明显;而且城市化进程加快导致地区和全球环境质量恶化,极端强风事件发生次数日益增多,使得结构风效应更加突出,风灾损失更加严重。因此,学习和掌握结构风荷载和风效应方面的知识就变得尤为重要。本课程主要介绍结构风工程学科涉及到的基础问题和前沿研究成果。首先概括介绍结构风工程的基本概况和必须的基础知识;然后介绍结构风工程的重点基础内容:风荷载、风与结构的相互作用、风效应分析等理论知识;再站在工程应用的角度介绍风荷载规范和典型结构的风荷载,最后对体现风工程特点的重要专题风致建筑舒适性等进行简要介绍。
—— 课程团队
课程概述

风工程导论是土木工程学科防灾减灾研究方向的学位课、结构工程方向的必选课。由于国家经济建设的需要和科技发展的日新月异,使得建筑结构的高度和跨度逐渐增加,风荷载是超高度和大跨度结构的控制荷载,为了保证这些结构的服役安全,研究风荷载对这些结构的作用变得尤为重要,现在从事风工程研究的科研人员日益增多,因此,风工程导论课程的重要性越来越凸显,它是研究与风荷载相关课题的必要入门课程,是对风工程研究对象、方法等的全面介绍,解决的是工程结构与人类息息相关的空气流动问题,反映土木工程学科的热点研究领域和前沿研究方向。

风工程导论,涉及空气动力学、气象学、气候学、工程结构随机振动、结构动力学等相关学科内容,具有较强的学科交叉性,可为建筑工程、桥梁工程、车辆工程和环境工程等众多工程学科中涉及到流体运动、风致振动、结构和风环境的耦合作用等科学研究问题提供有效的理论分析。

本课程主要讲述风工程的基本概念、基本原理、风致振动分析理论、方法和工程应用。通过本课程的学习使得研究生掌握风工程的基本理论;掌握风工程的分析方法和理论应用;掌握考虑实际工程特点的风振分析;了解风工程理论的最新进展最新前沿工程应用;了解风工程学科的学习特点与思维方式。培养研究生综合应用风工程理论和分析方法解决风工程相关问题的能力。

本课程基于理论推导和工程分析相结合的方式,主要阐述脉动风的概率分布、钝体绕流特性,结构顺风向的随机风振响应和结构横风向涡激风振响应。课程将主要涉及结构风工程简介、风力的组成、结构风作用;概率论与随机振动基础;平均风特性;脉动风的概率特性;钝体绕流特性;顺风向的随机风振响应的基本公式、风振力和风振系数的计算;旋涡脱落响应分析、横风向驰振、扭转发散振动、平移和扭转耦合振动的稳定性、等效静风荷载;风荷载规范的工程应用;典型结构的风荷载;风致建筑运动与周围风引起的不舒适性。并且根据结构的发展和理论的进步,在课堂问题讨论将提供在教课书上得不到的最近信息,理论联系实际,拓展视野。


  


授课目标

通过本课程学习,使学生掌握风工程的基本理论与概念,了解脉动风的动力特性和风对结构的作用,熟悉结构顺风向的随机风振响应和结构横风向的涡激振动响应,了解驰振和颤振分析方法,能够应用结构风振计算理论分析结构的顺风向和横风向风振响应,熟悉风荷载规范的工程应用,了解典型结构的风荷载特点等。


成绩 要求

 

合格条件:完成线上课程的学习和线下课程学习,按要求提交线上练习和单元测试,达到及格,提交课程报告和参加小组汇报,达到良好,闭卷考试,达到75分。

       优秀条件:完成线上课程的学习和线下课程学习,按要求提交线上练习和单元测试,达到90分,提交课程报告和参加小组汇报,达到优秀,闭卷考试,达到90分。

 

 



课程大纲
预备知识

概率论、工程随机振动、结构动力学


参考资料
  1. 刘晖,陈波编著.结构风荷载与风效应[M].武汉:武汉理工大学出版社. 2023

  2. John D Holmes 著,全涌,李加武,顾明 译. 结构风荷载[M]. 北京:机械工业出版社. 2015

  3. 田村幸雄,A.卡里姆 主编,祝磊,许楠,吴丽丽,李宏海 译. 高等结构风工程[M]. 北京:机械工业出版社. 2017

  4. 武岳,孙瑛,郑朝荣,孙晓颖 编著. 风工程与结构抗风设计[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社. 2014

  5. 吴瑾,夏逸鸣,张丽芳 编. 土木工程结构抗风设计[M]. 北京:科学技术出版社. 2007

  6. 张相庭 编著. 结构风工程理论规范实践[M]. 中国建筑工业出版社,2006

  7. 克莱斯.迪尔比耶,斯文.奥勒.汉森 著,薛素铎,李宏彦 译. 结构风荷载作用[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2006



常见问题