土木工程相关的近地台风特性观测研究

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风荷载是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。现行结构抗风设计规范中的风特性是根据季候风的观测结果得到的,由于台风特性与季候风特性有很大的差别,所以用现行规范来指导台风影响区结构抗风设计是不合理的。本文基于实测风特性数据,研究台风近地风特性,全文共分4章,具体如下:  第一章是绪论。主要介绍了本文的研究背景、目的、意义以及国内外的研究现状。  第二章是台风特性观测。介绍了本文为台风特性观测所用的仪器和对实际台风过程的观测情况。  第三章是基于实测数据的台风特性分析。分析了台风过程中平均风速、风方向、风攻角、湍流强度、湍流积分长度、脉动风速谱等特性;发现了台风过程中风攻角的变化特性;得到了台风过程中大风(10分钟平均风速超过10m/s)所对应的纵向和横向湍流强度;提出了改进的用于计算湍流积分长度的自相关函数法;计算得到了台风过程中湍流积分长度的平均值和变异系数;对比了实测风谱和经验风谱;发现Von Karman谱与实测纵向脉动风速谱比较吻合,发现基于各向同性理论由 Von Karman纵向谱推导出的横向和竖向脉动风速谱也与实测谱吻合较好,说明各向同性湍流理论在台风风场中是适用的。  第四章是基于实测数据的脉动风速谱拟合。基于Kolmogrove理论,利用脉动风功率谱的统一形式推导了Von Karman谱和Davenport谱的对应形式,给出了相应的参数;利用同一地点的三个台风过程数据对两种谱形式进行了参数拟合;拟合之后的Von Karman谱和Davenport谱与实测谱均吻合较好,吻合程度远超过标准的Von Karman谱和Davenport谱,说明该两种谱形式都适合于描述台风的脉动风速谱,只是对应的参数与标准谱不一样。  最后给出了本文的主要结论和本课题未来研究工作的展望。
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