【摘 要】
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台湾海峡是世界上风灾最严重的区域之一,随着两岸经济的快速发展,大量的高层建筑、大跨屋盖和长跨桥梁等风敏感结构在此建设,风荷载逐渐成为该地区结构设计中的控制性荷载之一,而基本风速的取值决定着风荷载的大小,是结构抗风设计中至关重要的一环。海峡两岸的福建与台湾,在地形地貌与气候特征方面有许多的相似性,但由于多种原因,两地结构抗风标准中基本风速的取值却存在较大区别,阻碍了两岸之间的技术交流与融合。为相互借
【基金项目】
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福建省科协服务“三创”优秀学会建设项目(闽科协学[2019]8 号);
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台湾海峡是世界上风灾最严重的区域之一,随着两岸经济的快速发展,大量的高层建筑、大跨屋盖和长跨桥梁等风敏感结构在此建设,风荷载逐渐成为该地区结构设计中的控制性荷载之一,而基本风速的取值决定着风荷载的大小,是结构抗风设计中至关重要的一环。海峡两岸的福建与台湾,在地形地貌与气候特征方面有许多的相似性,但由于多种原因,两地结构抗风标准中基本风速的取值却存在较大区别,阻碍了两岸之间的技术交流与融合。为相互借鉴成功经验,促进闽台两岸基础设施和行业标准共通建设,本文以台北和平潭为例,采用现场实测、理论分析和数值计算相结合的方法开展闽台两岸基本风速的比较研究。本文主要工作和成果如下:1.基本风速预测理论基础。主要对风速预测过程中风速样本选取方法、极值分布概率模型、参数估计方法和拟合优度检验方法等基础知识进行介绍。2.闽台两地极值风速预测多因素分析。以台北和平潭某气象站的风速实测资料为研究对象,结合拟合优度检验方法和方差分析方法,探究风速样本取样方法、概率分布模型以及模型参数估计三个因素对极值风速取值的影响。同时,通过对不同因素组合结果的对比分析,获得适用于台北和平潭地区的最佳“取样方法+概率分布模型+参数估计方法”组合,最后利用该最佳组合进行两地不同重现期的极值风速预测。结果表明:(1)样本取样方法、概率模型-模型参数估计对风速取值影响显著,其中,取样方法不同对风速取值造成的影响最大。(2)建议采用“台风风速法取样+GEV分布模型+概率权重矩法参数估计”组合进行台北极值风速的预测;采用“台风风速法取样+P-III分布模型+L-矩法参数估计”组合进行平潭极值风速的预测。3.闽台两地抗风标准之基本风速比较。基于台北、平潭的实测风速资料,首先,针对闽台两地建筑荷载规范,开展了两地建筑结构在不同气候模式下基本风速的可靠性评估;其次,以新版《公路桥梁抗风设计规范》为依据,对规范基本风速预测的方法进行了评估;最后,对比不同抗风规范基本风速的计算方法,并提出工程结构分等级抗风设防的建议。结果表明:(1)对于受台风影响严重的闽台两地,进行工程结构抗风设计时应考虑台风风速的影响,建议采用以台风风速法取样的台风气候模式下的基本风速。(2)依据《公路桥梁抗风设计规范》进行结构抗风设计时,对于风速资料不足的地区,建议直接采用规范风速作为结构设计时的基本风速;对于风速资料充足的地区,建议依据规范推荐的5种概率模型进行风速预测,并对比分析获得最佳风速,以此作为结构设计时的基本风速。(3)建议根据工程结构的不同重要性等级以及实际防灾需求进行结构不同级别的抗风设防。
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