北京冬奥会延庆赛区风气候及场馆风效应分析

为保证北京冬奥会延庆赛区场馆建筑的抗风性能满足建筑设计要求，根据小海陀站、长虫沟站和西大庄科站等3个气象站的短期风速观测记录，采用超阈值的独立风暴法确定重现期风速；进行缩尺地形模型风洞试验，根据试验风速测量结果，建立气象站与场馆位置风速的空间变换关系，由气象站重现期风速，确定赛区场馆位置处的重现期基准风速、速压；结合风洞测压试验，以雪车雪橇赛道节段遮阳棚为例，分析围护构件外表面风压极值的分布情况。研究结果表明：超阈值的独立风暴法能够较好适用于短期风速观测记录的极值风速分析，且不同阈值的选取影响重现期风速的预测值；以高山滑雪场馆处的风速分析为例，场馆的出发区、结束区、集散区与相邻气象站的风速变换比值分别约为1.1、0.7、0.8;由雪车雪橇赛道节段遮阳棚的风压极值分析可知，遮阳棚围护构件外表面最大风压力分布较最大风吸力分布均匀，最大风压力系数为1.8,最大风吸力系数为2.8。     

华南沿海地区台风风场数值模拟与危险性分析

利用台风关键参数的概率分布模型,建立了台风年极值风速概率分布模型,对华南沿海地区不同重现期内的台风极值风速做出推断,为该地区建筑设计及城市防灾减灾提供了风荷载信息,以确保建筑结构在台风侵袭下的安全性。     

考虑极值风速方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法研究

对于围护结构的设计风荷载（一定重现期的极值风压）,目前工程上普遍采用最不利值方法进行估算,这类方法不符合概率统计意义。只有统筹考虑极值风速和极值风压系数的随机性、方向性及相关性才能给出较为准确的设计风荷载。为此,提出一种全面考虑极值风速和极值风压系数随机性和方向性的围护结构设计风荷载概率估计方法。首先,提出了极值风压计算所需的三个要素,即各风向的极值风速分布、Cook-Mayne极值风压系数和风向相关性;然后,通过极值风压的概率分布理论分析,给出一个以上述三要素为输入的计算过程简便实用的围护结构风荷载估算公式;最后,以上海地区一栋高层建筑为例,通过与工程上常用最不利值方法相比,验证了本文方法的精确性和实用性。     

基于Monte Carlo方法的极值风速估计误差分析及其应用

采用有限实测风速样本估计重现期极值风速存在较大不确定性。为此，针对目前应用最为广泛的极大似然法估计广义极值分布，提出了基于Monte Carlo方法的极值风速估计误差分析算法，建立了依赖概型参数、样本容量和重现期的极值风速标准差广义数学表达式。结果表明：标准差随形状参数、尺度参数和重现期的增大而增大；随样本容量的增大而减小。结合我国4个气象站点(北京、喀什、福州、上海)实测风速数据，在进行数据地形修正、台风数据剔除的基础上，分析计算了各站点的重现期极值风速及其标准差，并与既有规范对比，当考虑抽样误差对极值风速预测的影响时，建议以一倍标准差作为量化标准更为合理。     

柬埔寨国家体育场风荷载设计研究

柬埔寨国家体育场项目属于索膜结构,对风荷载影响敏感。但柬埔寨目前没有健全的国家工程设计规范体系,风荷载取值也没有明确的标准依据。首先对金边国际机场(VDPP)近20年风速风向等气象资料进行整理,分析其概率分布特征,总结其风速风向特点。结果表明,VDPP数据在各个风向上大风出现的概率基本在1%以下,大概率区间处在0°和180°风向角附近,年最大风速主要集中在南北向。其次对不同重现期的风速,以年最大极值风速为样本,采用独立风暴法对本项目基本风压进行研究,结合周边国家的规范,给出建议基本风压:10年重现期取0. 4kPa; 50年重现期取0. 45kPa; 100年重现期取0. 5kPa。然后利用风洞试验对结构进行分析,得到风压系数,并给出典型风向角下结构表面和墙面的风压分布云图和不同风向角下的极值风压,得出体育场屋面极值风压的变化范围为-1. 5～0. 9kPa、墙面的极值风压的变化范围为-0. 8～1. 4kPa。最后对结构进行风振响应分析,得到结构的等效静力风荷载。同时还利用数值风洞对外墙开洞率及罩棚仰角进行优化,确定了外墙最优开洞率60%和罩棚仰角14°。     

建筑结构基本风速和基本风压问题浅析

重点介绍了确定基本风速和基本风压的标准,包括地面粗糙度类别、标准高度、标准重现期、平均风的时距、最大风速的样本取法以及概率分布类型,以使工程设计人员对我国规范基本风速和基本风压的取值有一个更深刻的认识。     

基于泊松-耿贝尔法的最大风速估算

由于每年发生台风的次数、移动路径及强度都是随机的,构成了某种离散性分布,常规采用的极值Ⅰ型分布的耿贝尔法是收集每年的最大风速,这种方法无法收集到每一次台风影响的最大风速。文中采用泊松-耿贝尔联合极值风速计算方法,计算了重现期为5、10、20、50年的最大风速与基本风压。结果表明泊松-耿贝尔联合极值风速计算方法偏差比极值Ⅰ型分布的耿贝尔法更小。在观测年代较短的地区,泊松-耿贝尔联合极值风速计算方法较为稳定,说明泊松-耿贝尔法更适合用在拆除工程等短期工程中进行风速计算。     

复合极值分布在建筑极值风速预测中的应用

对潮涟岛26年的风速资料进行了统计分析,利用不同的概率预测模型进行了极值风速预测,并对结果进行了研究,说明了复合极值分布理论在极值风速概率预测模型中理论上的先进性和计算结果的稳定性。     

大跨度屋盖结构极值风压概率分布特征研究

对两类典型的大跨度屋盖结构形式（球面屋盖和柱面屋盖）分别进行了超过1 000次的重复采样风洞试验,基于所获得的大量极值风压样本,运用广义极值理论和极大似然估计方法系统分析了极值风压的概率分布特征。研究表明：广义极值分布是描述极值风压概率分布的理想模型,多数区域极值风压符合极值Ⅲ型分布,少数尾流区测点极值风压符合极值Ⅰ型和Ⅱ型分布,且极值Ⅱ型分布区域对应的极值风压离散性更强。利用概率分析方法对传统的极值风压估算方法,即峰值因子法的保证率进行了检验,结果表明：峰值因子法无法给出具有一致保证率的极值风压分布,且低估了极值Ⅱ型分布区的最不利负压,误差率在20%~30%之间;应用概率分析方法可以获得具有确定保证率的极值风压,进而从概率意义上对局部极值风压的取值进行合理评估。     

温度作用设计中气象参数代表值的确定

在结构温度作用计算中需气象参数作为其边界条件,主要有日照辐射、气温日较差、风速这三个参数。根据上述环境气象参数的变化规律,在对上海地区最近30年的气象资料分析的基础上,确定了太阳辐射日最大值、夏季最大气温日较差、年最大气温日较差的概率分布接近极值I型分布,日平均风速最小值的概率分布接近正态分布。根据概率分布模型,可得到对应于不同重现期的气象参数代表值。本文所提出的方法使得结构温度作用计算中边界条件的确定建立在概率统计分析的基础上,从而使结构温度作用的计算与工程结构可靠度设计方法相协调。     

考虑风速变异性的风致屋面覆盖物损失评估

屋面覆盖物在大风中容易遭到破坏,而屋面的破坏可能引起雨水渗透而导致房屋内部受到更大的损害。因此文章基于西安大略大学风洞试验数据提出一种在强风作用下屋面覆盖物风致损失的概率评估方法。首先简单介绍了风洞试验及试验数据的基本概况;然后利用Hermite多项式模型拟合每个测点的风压系数的概率密度分布;随后采用转换过程法估计相应的极值风压系数概率分布函数;最后以沥青瓦片为例,计算每块瓦片失效的概率及整个屋面覆盖物的损失率,包括不考虑风速变异性和考虑风速变异性的情况。     

我国东南沿海城市和近海海域的台风极值风速预测

台风灾害严重影响我国东南沿海地区,通过开展台风数值模拟和极值风速预测,可精细化评估我国东南沿海城市和近海海域的台风危险性。采用基于随机森林模型的全路径台风模拟方法,对西北太平洋台风开展数值模拟,利用历史台风观测数据验证了该方法的可靠性与适用性。结合三维空间参数化台风风场模型,估算9个我国东南沿海城市不同重现期下的台风极值风速,发现广义极值分布(Ⅲ型)能更好地描述台风极值风速统计特征。将各城市的台风设计风速估算结果与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中的推荐值及已有研究进行了比较,验证了台风模拟结果的可靠性,并发现低纬度城市的台风设计风速尚未超过规范中的推荐值,而高纬度城市的台风设计风速则略高于规范中的推荐值。基于台风全路径模拟和极值风速估算结果完成了我国东南沿海地区台风设计风速的区划图绘制,直观地反映了我国台湾岛及台湾东部海域的台风危险性最大,浙江东部、福建南部至广东一带以及海南岛南部等地区也面临较大的台风风险。     

极值风速的最优概率模型

风速过程作为平稳高斯随机过程 ,风速母体服从指数型分布。基于时段最大取样和跨阈取样法 ,研究了极值风速理论分布的特征 ;研究了威布尔分布、极值Ⅰ型分布和广义Pareto分布 (GPD)等概型的尾部特性及对极值风速的估计精度 ,得出威布尔分布为年最大风速普遍最优概率模型 ,极值Ⅰ型分布次之 ,GPD估计的结果偏差最大且极值风速估计的变异性最大。采用MonteCarlo抽样试验和小长山站实测风资料统计分析验证了这一结论。     

福建沿海地区风荷载分析与研究

本文主要是对福建沿海地区建筑风荷载的研究,介绍了根据收集的风速资料采用统计计算方法,确定福建沿海地区建筑不同重现期的基本风速和基本风压,并对计算值与规范值及工程设计取值进行比较,以核验工程设计中建筑基本风压取值的可靠性及合理性。     

结合台风全路径模拟的宁波地区台风极值风速估计

运用台风全路径模拟技术和极值理论统计方法对宁波地区台风极值风速进行精确估计.首先,基于CMA-STI热带气旋最佳路径数据集并采用Vickery经验回归模型进行了西北太平洋海域台风全路径模拟,生成了600年台风路径及强度数据,采用Yan Meng风场模型确定了影响宁波地区的台风风速序列.然后,使用weibull分布函数描述了台风各风向下的极值风速边缘分布,并利用t-Copula函数构造各风向极值风速的联合分布模型,得到了台风考虑风向相关性的多风向极值风速估计值.最后,与台风不考虑风向相关性的极值风速以及规范设计风速对比,结果表明,宁波地区台风极值风速估计应考虑风向相关性,不考虑风向相关性的极值风速及规范设计风速都给出了偏风险的极值风速估计值.     

《屋盖围护结构风荷载标准》的制订依据及相关规定

为配合新编行业标准JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的推广、应用,对屋盖围护结构风荷载的制订依据及相关规定进行了介绍。在对比国内外规范风荷载条文规定的基础上,以围护结构风荷载全风向最小值和最大值作为确定其标准值的依据,引入围护结构风压系数极值表达围护结构的风压标准值;根据风压系数时程样本的不同数量规定了风压系数极值的估计方法,对比了各国规范中封闭式低矮双坡屋盖的风压系数极值。新编标准以风荷载理论为依据制订了屋盖围护结构风荷载条文,完善和发展了我国标准的相关规定,提供了相对简单、合理的风压系数极值计算方法。     

高层建筑基于风速风向联合概率分布作用的风致响应可靠度分析

为研究高层建筑多风向风致加速度满足人体舒适度要求的可靠度,推导了以结构顶部加速度响应均方根值表征的近似解析表达式,建立了风速风向联合分布的概率模型。并以广州西塔高层建筑为算例,结合其工程气象分析及风洞试验等相关资料,通过随机振动理论和曲线拟合方法,得到其在主要风向角下风致顶部加速度响应均方根值与10 m高度平均风速的拟合表达式。在此基础上,考虑平均风速服从Weibull分布,阻尼比服从正态分布条件下,基于条件概率,采用验算点法对此高层建筑在考虑风速风向联合概率分布情况下,满足重现期10年的顶部风致加速度响应(舒适度)要求的可靠度进行了分析,表明结构顶部重现期10年风致加速度失效概率在各方向有明显差别,说明考虑风速风向联合分布的风致结构舒适度失效概率计算的必要性。采用本文的验算点法对本算例高层建筑的可靠度分析,结果表明其对应重现期10年的考虑风速风向联合概率分布情况下满足舒适度要求的可靠度值达99.98%。     

Gumbel分布的基本风压计算与分析

统计了中国159个代表性城市在1951—2008年的历年最大风速值,采用Gumbel分布进行统计分析并对其参数进行估算。用矩法和耿贝尔法分别计算出重现期为10、50、100 a的基本风压值,并采用柯尔莫哥洛夫检验法进行检验,最后与规范取值进行对比分析。结果表明,当采用Gumbel分布对中国各地区的最大风速年极值进行统计时,耿贝尔法比矩法拟合效果好;重现期为10、50、100 a的基本风压值对比分析表明,《建筑结构荷载规范》(GB 50009)的基本风压值与采用近58 a的历年最大风速值计算的基本分压值相比     

震损建筑抗震鉴定加固中地震作用取值研究

在震损建筑抗震鉴定加固中,有关地震作用取值如何调整是值得深入研究的问题。以均匀Poisson过程描述地震的概率模型,以极值分布反映地震作用的概率分布,给出了地震烈度、地面峰值加速度与水平地震影响系数最大值之间的换算关系及其危险性曲线公式;阐释了等设防烈度原则、等超越概率原则和等重现期原则的基本原理;列出了震损建筑的几种分类方法及类别。基于震损建筑的后续使用年限,提出采用等重现期原则调整其地震作用取值的办法,并列出了具体的计算步骤。研究表明：相比等设防烈度原则和等超越概率原则,等重现期原则更为合理地反映了震损建筑在后续使用年限内遭遇相当设防烈度地震的风险概率,因此更适用于震损建筑抗震鉴定加固中地震作用取值的调整。     

围护结构非高斯风压峰值因子的概率分布模型对比分析

以鞍型屋盖结构的墙面、屋面处的非高斯风压峰值因子的概率分布为研究对象,对比了经典极值分布和非高斯峰值因子概率分布解析式之间的异同。结果表明:采用极值Ⅰ型分布能够描述鞍形屋盖围护结构的风压峰值因子的概率分布,其结果与广义极值分布得到的结果接近,特别是工程中常用的57%、78%分位数的误差极小;基于理论推导建立的非高斯风压峰值因子的概率分布解析模型表示为时程样本的偏斜系数、峰态系数以及高斯峰值因子的函数,反映了实测数据的总体分布特性;该模型与经典极值分布相比,利用了更多的样本信息,适用于强、弱非高斯特性的情况。相同极值发生概率条件下,由非高斯风压峰值因子解析模型得到的分位数比经典极值模型得到的分位数略大,采用非高斯风压峰值因子的概率密度解析式能够较好地反映高分位数的概率分布。