城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估目錄一、內(nèi)容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41.1研究背景與意義．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．61.2.1國外研究進展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．101.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．131.3主要研究內(nèi)容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．141.4技術(shù)路線與方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．171.5本文檔結(jié)構(gòu)安排．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20二、城市環(huán)境風特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．252.1風的基本物理性質(zhì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．262.2城市邊界層空氣動力學．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．302.3城市峽谷、街谷風效應．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．312.3.1局部風速放大機制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．322.3.2偶極子效應與渦旋脫落．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．352.4城市粗糙度影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．362.5特殊地形與景觀要素的風擾效應．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．392.5.1高層建筑群相互作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．422.5.2道路網(wǎng)絡(luò)與綠化帶影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43三、既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估體系構(gòu)建．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．463.1評估目標與原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．493.2評估流程設(shè)計．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．523.3評估指標體系確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．533.3.1風致響應指標．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．593.3.2結(jié)構(gòu)安全指標．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．603.3.3功能影響指標．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．623.4評估等級劃分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．65四、既有結(jié)構(gòu)風荷載計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．674.1基本風壓確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．694.2結(jié)構(gòu)上風特性分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．724.2.1風向角影響．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．744.2.2風力系數(shù)取值．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．764.3考慮城市環(huán)境修正的風荷載計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．794.3.1保護層修正．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．814.3.2流體結(jié)構(gòu)相互作用考慮．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．824.4風荷載時程模擬方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84五、既有結(jié)構(gòu)風響應預測與分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．865.1風振響應分析方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．895.1.1時域分析法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．915.1.2頻域分析法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．935.1.3多自由度體系分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．955.2關(guān)鍵響應參數(shù)計算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．965.2.1順風向位移與加速度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1015.2.2垂直于風向的位移與加速度．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1045.2.3搖擺與扭轉(zhuǎn)效應分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1065.3考慮動力效應的結(jié)構(gòu)行為模擬．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1075.3.1阻尼特性考慮．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1105.3.2非線性效應評估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．112六、既有結(jié)構(gòu)抗風性能評定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1136.1安全性驗算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1186.1.1承載力極限狀態(tài)評估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1206.1.2疲勞狀態(tài)分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1226.2舒適性判斷．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1256.2.1人員舒適度標準．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1276.2.2氣動聲學效應評估．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1306.3運行可靠度分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1326.4評定結(jié)果與等級確定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．136七、改善措施與建議．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1377.1存在問題總結(jié)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1397.2抗風加固設(shè)計原則．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1417.3常見改善技術(shù)方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1437.3.1結(jié)構(gòu)體系調(diào)整．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1467.3.2抗風裝置應用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1477.3.3風敏感部位處理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．148八、案例研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1518.1案例選取與概況介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1538.2數(shù)據(jù)采集與模型建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1558.2.1幾何與物理參數(shù)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1588.2.2風場數(shù)據(jù)獲?。?628.3評估計算與分析過程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1638.4評估結(jié)果討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1668.5改進方案驗證．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．167九、結(jié)論與展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1689.1主要研究結(jié)論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1709.2研究創(chuàng)新點與不足．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1719.3未來研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．174一、內(nèi)容概述本章節(jié)旨在系統(tǒng)闡述“城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估”的核心內(nèi)容與框架，為后續(xù)研究與實踐提供清晰指引。評估工作圍繞城市既有建筑、橋梁、高聳結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵設(shè)施展開，重點分析其在強風作用下的結(jié)構(gòu)安全性、適用性及耐久性。通過整合風工程理論、結(jié)構(gòu)動力學及現(xiàn)場檢測技術(shù)，構(gòu)建多維度評估體系，涵蓋風荷載計算、結(jié)構(gòu)響應分析、損傷識別及加固建議等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為提升評估的科學性與可操作性，本章節(jié)采用模塊化設(shè)計，主要內(nèi)容如下表所示：評估模塊核心內(nèi)容關(guān)鍵技術(shù)/方法風環(huán)境分析區(qū)域風特性調(diào)研、風荷載取值、風致振動預測風洞試驗、數(shù)值模擬（CFD）、規(guī)范對比分析結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀檢測材料性能、幾何尺寸、損傷程度（如裂縫、銹蝕）及連接節(jié)點可靠性評估無損檢測、無人機巡檢、有限元建模（FEM）抗風性能驗算結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性及舒適度校核，重點關(guān)注薄弱環(huán)節(jié)動力時程分析、反應譜法、極限狀態(tài)設(shè)計驗算風險等級劃分結(jié)合結(jié)構(gòu)重要性、失效概率及后果嚴重性，綜合評定抗風性能等級風險矩陣法、層次分析法（AHP）加固與維護建議針對性提出結(jié)構(gòu)加固方案（如增設(shè)阻尼器、加強連接節(jié)點）及日常維護措施加固技術(shù)比選、全生命周期成本分析此外本章節(jié)強調(diào)評估過程中的動態(tài)反饋機制，即根據(jù)檢測結(jié)果實時調(diào)整分析模型，并結(jié)合國內(nèi)外典型案例（如臺風后結(jié)構(gòu)損傷調(diào)查）驗證評估方法的適用性。通過上述內(nèi)容的系統(tǒng)整合，力求為城市既有結(jié)構(gòu)的安全運維與韌性提升提供理論支撐與實踐指導。1.1研究背景與意義隨著城市化進程的加速，城市結(jié)構(gòu)面臨越來越多的風力影響。特別是在臺風等極端天氣條件下，城市建筑結(jié)構(gòu)的抗風性能成為保障人民生命財產(chǎn)安全的重要課題。因此本研究旨在深入探討并評估城市既有結(jié)構(gòu)在遭遇強風時的抗風性能，以期為城市規(guī)劃和建筑設(shè)計提供科學依據(jù)。首先城市建筑結(jié)構(gòu)的抗風性能直接影響到居民的生活質(zhì)量和城市的運行效率。例如，在臺風季節(jié)，如果城市中的高樓大廈無法有效抵抗風力，可能會導致嚴重的損害甚至倒塌，威脅到人們的生命安全。因此對城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能進行評估，對于預防和減少此類事故的發(fā)生具有重要的現(xiàn)實意義。其次本研究的開展有助于提升城市建筑的耐風設(shè)計標準，通過科學的評估方法，可以為建筑師和工程師提供更為精確的設(shè)計指導，使得未來的城市建筑能夠更好地適應各種氣候條件，提高其抵御自然災害的能力。本研究的成果將促進相關(guān)法規(guī)和政策的制定和完善，通過對城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能進行系統(tǒng)的評估和分析，可以為政府相關(guān)部門提供決策參考，推動制定更為嚴格的建筑規(guī)范和標準，從而保護人民的生命財產(chǎn)安全，促進社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的研究熱點，其重要性日益凸顯，尤其是在全球氣候變化背景下，極端天氣事件頻發(fā)，對現(xiàn)有城市建成區(qū)的設(shè)施安全構(gòu)成了嚴峻挑戰(zhàn)。長期以來，國內(nèi)外學者圍繞該主題展開了大量深入研究，形成了較為豐富的理論成果與實踐經(jīng)驗。國外研究現(xiàn)狀：西方發(fā)達國家在城鎮(zhèn)化進程相對靠前，對建筑結(jié)構(gòu)抗風問題，特別是既有建筑的評估與加固技術(shù)積累了更長的時間。早期研究側(cè)重于基于風洞試驗和理論計算的風壓分布規(guī)律分析，如Levy（1969）等學者對高層建筑風致響應的研究為初始評估奠定了基礎(chǔ)。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，計算機模擬成為主流手段，Andrews（1978）等人提出的脈動風模型得到了廣泛應用。近年來，西方國家更加注重全生命周期視角下的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）技術(shù)在既有建筑抗風性能評估中的應用，通過長期實時數(shù)據(jù)反饋修正設(shè)計參數(shù)和評估模型（熊峰等，如【表】所示）。同時針對城市峽谷效應、建筑群相互干擾等復雜環(huán)境下的風荷載取值及等效風速換算方法也取得了一系列進展，如歐洲規(guī)范（Eurocode1-4）和美國FEMAP695等規(guī)范對高層圍護結(jié)構(gòu)和低層建筑抗風設(shè)計/評估提供了指南。在加固技術(shù)方面，高效能的粘鋼、碳纖維布加固以及調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TunedMassDampers,TMD）等減振技術(shù)的研發(fā)與應用也日趨成熟。國內(nèi)研究現(xiàn)狀：中國作為快速發(fā)展中的大國，高樓林立，快速更新的城市結(jié)構(gòu)使得既有建筑抗風研究具有緊迫性和特殊性。國內(nèi)學者在國家“七五”、“八五”期間就開始對高層建筑風工程問題進行攻關(guān)。進入21世紀，隨著上海中心大廈、首都環(huán)球金融中心等超高層建筑的建成，國內(nèi)在超大高層結(jié)構(gòu)風致響應、強風環(huán)境下結(jié)構(gòu)精細化分析以及抗風加固方面取得了長足進步（杜海等，如【表】所示）。張相華（2010）等在考慮氣動彈性穩(wěn)定性、疲勞等方面的研究具有代表性。與西方相比，國內(nèi)在風環(huán)境復雜區(qū)域（如密集建成區(qū)、特殊地形條件）下的既有建筑風荷載等效算法研究尚需深入，特別是對于歷史保護建筑或缺乏原始設(shè)計資料的建筑，評估難度更大。不過近年來，中國通過實施《民用建筑可靠性鑒定標準》（GB50292）、《建筑結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)程》（JGJ132）等標準規(guī)范，為既有結(jié)構(gòu)抗風性能的評估工作提供了日益完善的技術(shù)支撐。同時大型風洞試驗能力、高性能計算模擬軟件的引進與自主研發(fā)，以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的廣泛應用，極大地推動了國內(nèi)該領(lǐng)域研究的深入發(fā)展。表格：?【表】：國外典型抗風性能評估相關(guān)研究學者/機構(gòu)年份主要貢獻Levy,J.1969高層建筑風壓分布實驗研究Andrews,J.D.1978發(fā)展脈動風致結(jié)構(gòu)響應分析模型Fischer,F.D.多年結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）在風工程應用研究歐洲規(guī)范EC1-4N/A提供高層圍護結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計/評估方法FEMAP695N/A包含建筑抗風加固評估方法TakconfirmN/A城市風環(huán)境及相互干擾效應研究?【表】：國內(nèi)典型抗風性能評估相關(guān)研究學者/機構(gòu)年份主要貢獻張相華2010超高層建筑氣動彈性與疲勞研究杜海近年復雜環(huán)境（城市峽谷、特殊地形）下結(jié)構(gòu)抗風分析中國建筑科學研究院多年結(jié)構(gòu)加固技術(shù)開發(fā)與應用，標準制定同濟大學建筑與城市規(guī)劃學院多年風洞試驗、數(shù)值模擬及風環(huán)境規(guī)劃總體而言國內(nèi)外對城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估的研究已取得豐碩成果，但在適應快速城市化進程、智能化監(jiān)測技術(shù)融合以及復雜工況下的精細化評估等方面仍面臨挑戰(zhàn)，持續(xù)的研究創(chuàng)新與實踐探索是未來發(fā)展的必然趨勢。1.2.1國外研究進展在既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估領(lǐng)域，國際研究一直處于前列，并積累了豐富的理論與實踐經(jīng)驗。早期的研究主要集中于風洞試驗和現(xiàn)場實測，通過建立物理模型和觀測實際結(jié)構(gòu)響應，為抗風設(shè)計提供依據(jù)。例如，Kline和Scanlan（1975）提出的顫振導數(shù)模型，為高層結(jié)構(gòu)的抗風穩(wěn)定性分析奠定了基礎(chǔ)。隨后，隨著計算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法逐漸成為研究熱點。近年來，國外學者在既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估方面取得了顯著進展。?itnik等人（2014）提出了一種基于卡爾曼濾波的參數(shù)識別方法，用于實時監(jiān)測和評估高層結(jié)構(gòu)的氣動響應。該方法通過結(jié)合風洞試驗和現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立了動態(tài)氣動參數(shù)模型，提高了評估精度。此外Fukuyama等人（2016）開發(fā)了基于有限元分析的氣動彈性模型，能夠模擬復雜幾何形狀結(jié)構(gòu)的氣動行為。他們通過引入非線性參數(shù)，使模型更貼近實際工程需求。為了量化結(jié)構(gòu)的抗風性能，國際規(guī)范和指南也不斷完善。例如，歐洲規(guī)范Eurocode1-4（2004）提供了詳細的抗風設(shè)計方法和評估標準，涵蓋了順風向和橫風向的響應分析。美國規(guī)范ASCE7（2018）同樣強調(diào)了既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估，提出了基于風險的評估框架。這些規(guī)范不僅為工程設(shè)計提供了參考，也為抗風性能的量化評估提供了科學依據(jù)。在數(shù)據(jù)分析和模型驗證方面，機器學習和人工智能技術(shù)也得到應用。例如，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合歷史風數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)響應數(shù)據(jù)，能夠預測結(jié)構(gòu)的長期風荷載效應。Elrpazy等人（2019）提出了一種基于小波分析的氣動參數(shù)提取方法，進一步提高了風荷載識別的準確性?！颈怼空故玖瞬糠謬饪癸L性能評估的研究進展：研究者年份研究方法主要成果Kline&Scanlan1975顫振導數(shù)模型奠定高層結(jié)構(gòu)抗風穩(wěn)定性分析基礎(chǔ)?itnik等2014卡爾曼濾波參數(shù)識別實時監(jiān)測和評估高層結(jié)構(gòu)的氣動響應Fukuyama等2016有限元氣動彈性模型模擬復雜幾何形狀結(jié)構(gòu)的氣動行為Elrpazy等2019小波分析氣動參數(shù)提取提高了風荷載識別的準確性抗風性能的評估模型通?？梢员硎緸椋篠其中Saero表示結(jié)構(gòu)抗風性能指標，P為風荷載參數(shù)，D為結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)，R國外研究在既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估方面取得了顯著進展，形成了系統(tǒng)的理論和實踐體系。未來研究將繼續(xù)關(guān)注新型材料和復雜結(jié)構(gòu)的抗風性能，并結(jié)合先進的計算技術(shù)，進一步提高評估的準確性和實用性。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)有關(guān)城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估的研究起步較晚，但近年來得到了迅速的發(fā)展與完善。這些研究主要集中在以下三個方面：1）既有結(jié)構(gòu)抗風性能評價體系的建立：國內(nèi)學者不斷借鑒國外先進的研究經(jīng)驗和技術(shù)手段，結(jié)合我國特殊的地理氣候條件和建筑風格，發(fā)展出一系列針對既有建筑物的抗風性能評價體系。例如，同濟大學的研究團隊提出了一套基于風洞實驗和數(shù)值模擬相結(jié)合的綜合評估方法，從結(jié)構(gòu)響應、材料耐久性和使用適應性等多個層面綜合評估既有建筑物的抗風安全性能。2）既有建筑抗風加固技術(shù)研究：針對城市內(nèi)陸空災害頻發(fā)、建筑舊有抗風性能不足的問題，科研人員提出了多種抗風加固技術(shù)方案。清華大學提出采用粘彈性材料和包裹高強度纖維增強材料進行結(jié)構(gòu)加固，有效提升了建筑物的動態(tài)穩(wěn)定性；同時，中國建筑科學研究院通過引入先進的預設(shè)拉筋和增厚型墻體隔震技術(shù)，顯著改進了既有建筑的抗風性能，并通過大比例模型試驗驗證了技術(shù)的可行性。3）既有建筑抗風性能的信息化管理與提升：借助現(xiàn)代化信息技術(shù)，研究者開發(fā)出了一套城市既有建筑抗風性能的動態(tài)管理信息系統(tǒng)。復旦大學的研究成果顯示，通過該系統(tǒng)可以實時監(jiān)控建筑物的抗風狀態(tài)，預測潛在風險，并及時給予加固建議，以提高城市抗風災害的總體應對能力。國內(nèi)對城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估的研究已經(jīng)取得了顯著的進展，不僅在理論基礎(chǔ)上有不斷的深化，而且在工程實踐中也有應用并表現(xiàn)出了良好的效果。盡管存在一定的挑戰(zhàn)，如技術(shù)標準統(tǒng)一和評估體系的完善等，但總體上形成了一套比較全面與系統(tǒng)的既有建筑抗風安全評估體系，為后續(xù)工作的深入開展奠定了堅實基礎(chǔ)。1.3主要研究內(nèi)容本研究的核心目標在于系統(tǒng)性地評估現(xiàn)有城市建筑結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的安全性與可靠性。為實現(xiàn)此目標，主要研究內(nèi)容將圍繞以下幾個方面展開：（1）城市環(huán)境風特性精細化分析與參數(shù)化取值城市邊界層風場演化規(guī)律研究：分析城市地形地貌、建筑物布局、高度與密度等因素對近地面風場的主動和被動改windeffects，明確粗大建筑物群形成的復雜巷谷效應、屏蔽效應及渦旋脫落等風場重塑機制。探討不同氣象條件下（如不同風速、風向、極端天氣事件）城市風環(huán)境的變化規(guī)律。城市復雜地表參數(shù)化模型構(gòu)建：基于典型城市形態(tài)特征，建立能夠量化地表粗糙度、建筑物幾何形態(tài)與空間分布影響的地表粗糙度參數(shù)（如Zo）和建筑物參數(shù)（反映建筑群密集度、高度變化等）模型。研究這些參數(shù)對風特性影響的統(tǒng)計模式，用于風洞試驗的場地模擬或數(shù)值模擬的初始條件設(shè)定。風荷載數(shù)據(jù)與演繹分析：收集整理當?shù)鼗蝾愃茪庀笳军c的風氣候統(tǒng)計數(shù)據(jù)和強風事件資料，結(jié)合已建工程的實測風速數(shù)據(jù)（若有），對標準風代碼進行符合性檢驗和修正，提出適用于城市環(huán)境的等效風譜或風荷載數(shù)學模型。通過分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)風致?lián)p壞案例，反向推演可能的作用風條件。（2）城市既有結(jié)構(gòu)風效應與損傷機理分析結(jié)構(gòu)風致動力響應計算分析：針對具體的既有建筑結(jié)構(gòu)，采用先進的結(jié)構(gòu)動力學分析方法（如時程分析、隨機振動分析），考慮結(jié)構(gòu)非線性特性（如風致振動引起的材料非線性、幾何非線性），精確計算其在典型風荷載（順風向、橫風向）作用下的位移、速度、加速度、基底剪力、彎矩等關(guān)鍵響應指標?？刹捎萌缦碌碾S機振動響應譜（或時程）計算公式框架（簡化示意）：η其中ηiut為結(jié)構(gòu)第i自振模態(tài)、第u個廣義坐標的時程響應；?ikt為第k個單位脈沖響應函數(shù)；典型結(jié)構(gòu)的風致振動特性研究：重點關(guān)注城市既有建筑中常見的結(jié)構(gòu)形式（如高層剪力墻結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、雙塔結(jié)構(gòu)等）的氣動穩(wěn)定性問題，如渦激振動（Vortex-InducedVibration,VIV）、參數(shù)共振、馳振（AeroelasticFlutter）及其遭遇概率。建立計算模型，評估結(jié)構(gòu)在風激勵下的顫振臨界風速。風致?lián)p傷演化與機理識別：結(jié)合結(jié)構(gòu)自身的材料屬性、構(gòu)造節(jié)點設(shè)計以及使用歷史，探討風荷載作用下可能出現(xiàn)的損傷模式，如墻面/屋面系統(tǒng)破壞、結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁、柱、墻體）疲勞開裂、連接節(jié)點松動/破壞、附屬構(gòu)件（廣告牌、窗戶等）的損壞等。分析損傷的累積過程及其機理。（3）城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能綜合評估與鑒定基于可靠度的抗風性能評估：建立結(jié)構(gòu)抗風性能的功能函數(shù)，綜合考慮結(jié)構(gòu)抗力R（考慮減損和不確定性）、作用效應S（風速、結(jié)構(gòu)響應等）以及環(huán)境因素的不確定性，采用概率統(tǒng)計方法（如蒙特卡洛模擬、可靠性指標分析法），評估結(jié)構(gòu)在給定風速場景下滿足安全要求（如基本完好、輕微損壞等）的概率，形成抗風性能的定量評價。損傷識別與程度量化：研究基于實測響應數(shù)據(jù)（如風速、風壓傳感器讀數(shù)、加速度記錄）或模型計算結(jié)果的結(jié)構(gòu)損傷識別方法，嘗試量化結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位實際所處的損傷狀態(tài)和程度。可能涉及到模糊綜合評價、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別等技術(shù)。耐久性與剩余壽命初步判斷：分析風致?lián)p傷對結(jié)構(gòu)長期使用性能、承載能力和耐久性的影響，初步評估結(jié)構(gòu)基于抗風性能的剩余安全使用年限或需要進行加固處理的緊迫性。規(guī)范符合性分析與能力缺口判斷：將評估結(jié)果與現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計規(guī)范要求進行對比，判斷結(jié)構(gòu)現(xiàn)有抗風能力是否滿足設(shè)計標準，識別出與規(guī)范要求的差距和能力不足之處。（4）既有結(jié)構(gòu)抗風加固策略與建議針對性加固措施方案設(shè)計：針對評估中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)和抗風性能不足之處，提出具體的、具有可操作性的抗風加固技術(shù)方案。加固措施應考慮技術(shù)應用成熟度、經(jīng)濟可行性、實施難度以及對使用功能的影響。例如，增加抗風支撐、調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度、優(yōu)化或更換外圍護結(jié)構(gòu)、采用新型減振/抗振技術(shù)（如調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD、粘滯阻尼器、被動耗能裝置等）。加固效果預測與驗證：通過建立加固后的結(jié)構(gòu)計算模型，預測加固措施對結(jié)構(gòu)抗風性能（如阻尼比、固有周期、響應幅值、顫振臨界風速等）的提升效果。對于重要的加固工程，建議設(shè)置監(jiān)測點，在加固后進行實際風洞試驗或現(xiàn)場實測，驗證加固效果。通過對以上研究內(nèi)容的深入探討和實踐，旨在為城市既有建筑結(jié)構(gòu)的抗風安全隱患排查、風險管控和有效加固改造提供科學依據(jù)和技術(shù)支撐，提升城市建成區(qū)的防災減災能力。1.4技術(shù)路線與方法城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估是一項系統(tǒng)性工程，需要結(jié)合理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測等多種技術(shù)手段。本節(jié)將詳細闡述評估工作的技術(shù)路線以及所采用的主要方法。（1）技術(shù)路線評估技術(shù)路線主要分為以下幾個階段：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集、結(jié)構(gòu)模型建立、風荷載計算、性能模擬分析和評估結(jié)果驗證。具體流程如內(nèi)容所示。?內(nèi)容評估技術(shù)路線流程內(nèi)容基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集：收集目標結(jié)構(gòu)的工程內(nèi)容紙、施工資料、材料特性以及所在場地氣象參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)模型建立：基于收集到的數(shù)據(jù)，利用專業(yè)軟件建立結(jié)構(gòu)三維模型。風荷載計算：根據(jù)氣象參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)，計算結(jié)構(gòu)所承受的風荷載。性能模擬分析：利用有限元軟件對結(jié)構(gòu)進行風荷載作用下的性能模擬分析。評估結(jié)果驗證：通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進行驗證，確保評估結(jié)果的準確性。（2）主要方法數(shù)據(jù)收集與處理收集到的數(shù)據(jù)主要包括結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)、材料屬性和氣象數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)形式通常為表格或數(shù)值矩陣，例如，結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)可以表示為：G其中Gij表示第i層第j結(jié)構(gòu)模型建立結(jié)構(gòu)模型的建立主要通過專業(yè)軟件如AutoCAD、Revit或ETABS等完成。模型的精度直接影響后續(xù)分析的準確性。風荷載計算風荷載的計算基于windengineering的理論和方法。基本風壓ω可以表示為：ω其中μz為高度變化系數(shù)，μs為體型系數(shù)，性能模擬分析采用有限元軟件如ANSYS、ABAQUS等對結(jié)構(gòu)進行模擬分析。分析過程中主要關(guān)注結(jié)構(gòu)的變形、應力和風速響應等參數(shù)。例如，結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的位移響應d可以表示為：d其中K為結(jié)構(gòu)剛度矩陣，F(xiàn)為風荷載向量。評估結(jié)果驗證通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)對模擬結(jié)果進行驗證，實測數(shù)據(jù)主要包括風速、結(jié)構(gòu)響應等。驗證結(jié)果可以表示為：?其中dsim表示模擬結(jié)果，dmes表示實測結(jié)果，通過以上技術(shù)路線和方法，可以對城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能進行全面、準確的評估。1.5本文檔結(jié)構(gòu)安排為使讀者能夠系統(tǒng)、清晰地了解城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估的的方法與流程，本文檔在整體結(jié)構(gòu)上進行了如下編排。首先在第一章緒論中，我們將概述研究背景與意義，闡明城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估的復雜性與重要性，并簡要介紹相關(guān)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。接著文檔的核心內(nèi)容將在第二章城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估基礎(chǔ)部分展開，此章節(jié)旨在為后續(xù)的具體評估工作奠定理論基礎(chǔ)。我們將詳細闡述風荷載的特性，尤其是城市環(huán)境下風荷載的獨特性，包括風洞試驗和數(shù)值模擬方法的基本原理。此外還會介紹結(jié)構(gòu)抗風性能的主要評估指標與判定標準，詳細內(nèi)容可參見【表】：?【表】第二章主要內(nèi)容簡介章節(jié)細分主要內(nèi)容介紹2.1城市風環(huán)境特性概述：地形、建筑物群對風的效應、邊界層風結(jié)構(gòu)等。2.2風荷載計算方法：常規(guī)風載計算規(guī)范、時程風荷載提取方法。2.3城市環(huán)境風荷載特性：脈動風系數(shù)、風致響應放大效應等。2.4結(jié)構(gòu)抗風性能評估指標：頂點加速度、層間位移角、圍護結(jié)構(gòu)損壞指數(shù)等。2.5既有結(jié)構(gòu)抗風性能試驗評估方法：風洞試驗設(shè)計與結(jié)果分析。2.6既有結(jié)構(gòu)抗風性能數(shù)值模擬方法：計算模型建立、參數(shù)選取、結(jié)果解讀。2.7相關(guān)評估標準與規(guī)范解讀。在第三章城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估流程中，我們將構(gòu)建一套系統(tǒng)化的評估框架。該流程通常包含現(xiàn)狀調(diào)查與信息收集、抗風性能初步診斷、動力性能測試（風洞/實測）或數(shù)值模擬計算、抗風性能綜合評定以及提升措施建議等核心步驟。此部分的描述將借鑒評估框架模型，其簡化形式如下：評估流程其中I現(xiàn)狀代表信息收集階段，D初診為初步診斷，O測試/模擬具體的技術(shù)細節(jié)、案例分析以及數(shù)據(jù)內(nèi)容表等支撐性內(nèi)容將分布于第四章案例分析與實證研究章節(jié)。通過選取典型城市既有建筑（例如高層辦公樓、老舊住宅樓等），詳細演示前述評估方法的應用過程，并展示評估結(jié)果與建議。最后在第五章結(jié)論與展望中，我們將總結(jié)全文的主要發(fā)現(xiàn)與結(jié)論，并針對未來城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估領(lǐng)域可能的研究方向提出初步展望與建議。二、城市環(huán)境風特性分析城市的布局、建筑形態(tài)和地表特性等因素對風的特有行為有著顯著的影響。針對某特定城市，需要進行詳盡的風環(huán)境分析以評估其抗風性能。首先需考慮的自然因素包括城市的新舊建筑的相對位置與高度、建筑物形狀的設(shè)計、街道的寬窄以及路面的材料協(xié)定等方面。通過GIS對選取的風區(qū)域進行精細化掃描，用以展示各個區(qū)域的建筑密度與建筑物具體布局。此外還需運用數(shù)值風洞技術(shù)對不同幾何內(nèi)容形的環(huán)境流態(tài)進行模擬計算，以此量化每一次城市風域精品級措施。接著要分析風在大氣邊界層的擴散與厄爾曼衰減效果，應用邊界層模型建立相應的風場模擬方法。結(jié)合實際氣象站點記錄的歷史風速數(shù)據(jù)及風向分布內(nèi)容，將地形特性、環(huán)境建筑特征等多方面信息導入風場模擬程序，進而計算出不同時間段的氣流流場和相關(guān)標準下限風壓場的分布。進一步考慮社會經(jīng)濟因素，需索取城市交通流量、憲法般人流活動與城市基礎(chǔ)設(shè)施的使用率等數(shù)據(jù)，并比較城市不同區(qū)域的公共設(shè)施密度及其使用強度，增訂風環(huán)流對城市居民日?；顒拥挠绊懸约翱赡艽龠M形成的城市風廊。還需將西北部與東南部的風環(huán)境（盛風、減緩、落塵）的保護設(shè)施與生態(tài)黏結(jié)應對策略相結(jié)合分析，包括種植耐風植物、設(shè)置風障屏障、設(shè)計逸動走道系統(tǒng)，并利用不同樓型規(guī)劃導向形成抗風生態(tài)環(huán)境等方案。綜合考量城市建設(shè)環(huán)境與居民生活質(zhì)量的需求，通過構(gòu)建多維度的風場設(shè)計類型以及環(huán)境實效性評估標準，實現(xiàn)城市環(huán)境的整體綠化提升和抗風力的全面優(yōu)化。通過數(shù)據(jù)支持與模擬實驗，提升城市在面對氣象影響時的安全性和適應能力，為每一個角落的環(huán)境毛發(fā)發(fā)育提供保障。2.1風的基本物理性質(zhì)風，作為地球大氣邊界層中空氣水平方向的運動，其本質(zhì)是氣壓差驅(qū)動的能量傳遞現(xiàn)象。理解風的基本物理特性對于分析城市環(huán)境中的風致荷載、進而評估既有結(jié)構(gòu)在這些荷載作用下展現(xiàn)的承載能力與穩(wěn)定性，具有至關(guān)重要的基礎(chǔ)性意義。風的各項物理參數(shù)，如風速、風向、氣壓等，不僅相互關(guān)聯(lián)，而且共同決定了作用于結(jié)構(gòu)的外部環(huán)境。本節(jié)將圍繞這些核心物理量展開闡述。（1）風速與風向風速（WindSpeed）:風速通常指氣流在單位時間內(nèi)移動的質(zhì)點距離，是衡量風力強弱的直接指標。在氣象學中，瞬時風速（InstantaneousWindSpeed）指短時段內(nèi)的速度，而平均風速（AverageWindSpeed）則更能反映風的長期統(tǒng)計特性。對于結(jié)構(gòu)抗風分析，通常關(guān)注特征時間尺度下的平均風速、脈動風速（PulsatingWindSpeed）以及最大風速（MaximumWindSpeed）等。風速的測量通常使用風速儀（Anemometer），其測量值會受到儀器類型（如杯式、螺旋式、超聲波式）、安裝高度、傳感器方位以及周圍環(huán)境（如障礙物、地面粗糙度）等多種因素的影響。風速隨時間的變化可以用時程waveform來表示。在隨機振動理論中，脈動風速通常被認為是由不同頻率成分疊加而成的隨機過程，常采用功率譜密度函數(shù)（PowerSpectralDensity,PSF）來描述其統(tǒng)計特性。對于常遇風速或設(shè)計風速，則根據(jù)長期氣象記錄，通過統(tǒng)計方法（如Weibull分布、Gumbel分布等）進行分析估算。風速的基本計算公式可以表達為：v其中v代表速度（在本語境下為風速），S代表在時間t內(nèi)流體經(jīng)過的路徑長度。當風速表示瞬時變化率時，該公式代表微元時間段內(nèi)速度的定義。值得注意的是，工程設(shè)計中常用的“基本風速”或“速值風”通常指離地面10米（或特定參考高度）處，10分鐘平均的最大風速，需考慮地面粗糙度修正。風向（WindDirection）:風向表示風吹來的方向，通常采用以正北為基準的度數(shù)來表示（如北風0°，東風90°，南風180°，西風270°）。風向的穩(wěn)定性對于評估結(jié)構(gòu)承受的純風力矩、渦激振動等扭轉(zhuǎn)效應尤為重要。與風速類似，風向也具有瞬時值和平均值。在城市環(huán)境中，由于高大建筑物、圍墻、綠籬等人工和自然障礙物的復雜排列，風向會受到顯著干擾，呈現(xiàn)出空間變異性和時變特性。風向的統(tǒng)計描述常使用風向玫瑰內(nèi)容（WindRoseDiagram），直觀展示不同朝向出現(xiàn)頻率和主導風向。（2）風壓（WindPressure）風對建筑物表面產(chǎn)生的壓力或吸力被稱為風壓，風壓的大小與風速緊密相關(guān)，并直接受到建筑物表面特性（攻角、形狀、材質(zhì)粗糙度）的影響。根據(jù)國際標準化組織（ISO4355）等規(guī)范定義，風荷載（風壓）w可以通過風速v與空氣密度ρ、以及動力壓力系數(shù)Cdw或w其中q=12ρv2被稱為風速頭（VelocityHead），代表單位速度下蘊含的動能。空氣密度【表】列出了不同參數(shù)對風壓計算的基本影響。?【表】影響風壓計算的關(guān)鍵參數(shù)參數(shù)描述對風壓的影響風速(v)風的移動速度風速的平方關(guān)系，風壓隨風速平方增大空氣密度(ρ)空氣單位體積的質(zhì)量密度越大，風壓越大動力壓力系數(shù)(Cd表征結(jié)構(gòu)外形對氣流干擾程度的無量綱系數(shù)直接決定結(jié)構(gòu)表面實際承受的風壓，需根據(jù)具體外形確定攻角(α)風矢量與建筑物表面法線的夾角影響正面壓力和側(cè)面吸力的大小，特別是鈍體結(jié)構(gòu)地面粗糙度距地表一定高度處地形和地貌特征影響近地面風速剖面，進而影響風壓分布總結(jié):理解風速、風向和風壓這三個基本物理性質(zhì)及其相互關(guān)聯(lián)，是進行城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能量化評估的前提。后續(xù)章節(jié)將在此基礎(chǔ)上，結(jié)合城市環(huán)境的特殊性，探討結(jié)構(gòu)風效應的傳遞機制，并介紹相關(guān)的設(shè)計風荷載計算方法。2.2城市邊界層空氣動力學城市邊界層是城市氣象學中的重要部分，涉及地表與大氣之間的相互作用。在風工程領(lǐng)域，城市邊界層空氣動力學是研究風在城市環(huán)境中傳播、演變及其對建筑物和建筑物群影響的關(guān)鍵。對于城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估，了解城市邊界層內(nèi)的氣流特性至關(guān)重要。本段落將詳細介紹城市邊界層內(nèi)的空氣流動特性，及其對既有結(jié)構(gòu)抗風性能的影響。（一）城市邊界層特性城市邊界層內(nèi)空氣流動受到多種因素的影響，包括地形、建筑物分布、植被、人為熱源等。這些因素導致空氣流動呈現(xiàn)復雜的三維特性，特別是在近地面層，風速、風向、湍流強度等參數(shù)的變化更為顯著。（二）城市邊界層對風場的影響城市邊界層的存在會改變風的流向和流速，特別是在建筑物密集區(qū)域，風場受到顯著影響。建筑物的排列和高度會影響風的流向和風速分布，產(chǎn)生局部風場效應。這些局部風場效應可能導致局部風力增強或減弱，對既有結(jié)構(gòu)的抗風性能產(chǎn)生影響。三-計算公式與參數(shù)介紹：在進行城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估時，通常采用一些公式來計算風速、風向等參數(shù)的影響。這些公式包括考慮城市邊界層效應的修正系數(shù)等，通過引入這些參數(shù)和公式，可以更準確地評估結(jié)構(gòu)的抗風性能。此外還可采用計算流體力學（CFD）等方法模擬城市邊界層內(nèi)的氣流特性，為評估提供更為精確的數(shù)據(jù)支持。表X提供了相關(guān)公式和參數(shù)的簡要說明。表X：相關(guān)公式與參數(shù)說明表公式編號公式描述參數(shù)說明應用場景F1風速修正【公式】考慮城市邊界層效應的風速計算建筑物密集區(qū)域的風速評估F2風向角計算【公式】考慮建筑物排列對風向的影響評估結(jié)構(gòu)受風方向的影響P1修正系數(shù)用于計算城市邊界層內(nèi)風速變化的系數(shù)城市環(huán)境下的風速模擬…………2.3城市峽谷、街谷風效應在城市規(guī)劃與建筑設(shè)計中，我們常常會遇到一種特殊的微氣候現(xiàn)象——城市峽谷和街谷風效應。這兩種風效都是在城市環(huán)境中常見的，它們對于建筑的抗風性能有著直接且重要的影響。城市峽谷風效應是指在城市中，由于建筑物的密集布局，形成類似峽谷的結(jié)構(gòu)，使得風在通過時速度加快，風壓降低，形成一種特殊的風環(huán)境。這種環(huán)境下，建筑物會受到更強的風力作用，尤其是側(cè)向風的影響更為顯著。街谷風效應則主要出現(xiàn)在街道狹窄的城市環(huán)境中，由于街道的狹窄，兩側(cè)建筑物的遮擋作用減弱，風更容易在街道內(nèi)流動，形成一種局部的風速增強現(xiàn)象。這種風效同樣會對建筑物的抗風性能提出更高的要求。為了評估城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能，我們需要對這兩種風效進行詳細的分析和模擬。以下是一些相關(guān)的計算公式和評估指標：?表格：城市峽谷與街谷風效應模擬結(jié)果對比風速（m/s）建筑物抗風性能評分城市峽谷模擬值85街谷風模擬值78?公式：風壓計算公式P=0.5×ρ×A×v2其中P為風壓，ρ為空氣密度（取標準大氣壓），A為受風面積，v為風速。評估指標：抗風性能評分：根據(jù)風壓計算結(jié)果和建筑物的具體情況，給出一個綜合評分，用于評估建筑物的抗風性能。側(cè)向風影響系數(shù)：衡量建筑物側(cè)面風壓分布的不均勻性，系數(shù)越高，說明側(cè)向風的影響越大。風振響應：評估建筑物在風荷載作用下的振動響應，是驗證建筑物抗風性能的重要指標。通過對城市峽谷和街谷風效應的深入研究，我們可以更加準確地評估城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能，為城市規(guī)劃和建筑設(shè)計提供科學依據(jù)。2.3.1局部風速放大機制在城市環(huán)境中，由于建筑物群、地形起伏及周圍障礙物的存在，近地風場會發(fā)生顯著變化，導致局部區(qū)域的實際風速遠大于開闊地區(qū)的參考風速。這種現(xiàn)象稱為局部風速放大效應，其機制主要與氣流繞流、狹管效應和湍流增強等因素相關(guān)。（1）氣流繞流與狹管效應當氣流遇到建筑物時，會在迎風面產(chǎn)生停滯點，并在側(cè)面和頂部形成加速區(qū)。建筑物間的狹窄通道（如兩棟高樓之間的間隙）會因“狹管效應”進一步增大風速，其放大系數(shù)k可通過以下公式估算：k式中，b為建筑物迎風面寬度，w為通道寬度，α為與建筑物高度和風場湍流強度相關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)（通常取0.51.2）。例如，當兩棟高度為100m的建筑間距為20m時，局部風速可能放大1.52.0倍。（2）湍流與渦旋脫落建筑物背風區(qū)及邊緣區(qū)域易產(chǎn)生湍流和渦旋脫落，導致風速脈動顯著增強。研究表明，湍流強度I與建筑物的長寬比H/I其中I0（3）典型場景的放大系數(shù)參考不同城市布局下的局部風速放大系數(shù)可通過風洞試驗或數(shù)值模擬確定，部分典型場景的參考值如下表所示：場景類型幾何特征風速放大系數(shù)范圍單體建筑頂部高寬比H1.2~1.8建筑物間通道寬高比w1.5~2.5階梯式建筑群高度遞減排列1.3~1.7下風向建筑背風區(qū)距離建筑高度2H以內(nèi)0.7~1.2（4）工程應用建議在既有結(jié)構(gòu)抗風評估中，需結(jié)合局部風速放大效應調(diào)整設(shè)計風速取值。對于復雜城市區(qū)域，建議采用計算流體動力學（CFD）模擬或風洞試驗實測數(shù)據(jù)，以更精確地確定關(guān)鍵位置的放大系數(shù)。此外對于存在顯著風速放大的區(qū)域（如建筑頂部、狹窄通道），應重點檢查圍護結(jié)構(gòu)及連接節(jié)點的抗風承載力。2.3.2偶極子效應與渦旋脫落偶極子效應是指由于地面或建筑物的傾斜、不均勻性等引起的空氣流動中的電荷分布不均，從而產(chǎn)生的一種力。這種力可以導致風速的局部增加，進而影響整個區(qū)域的風速分布。為了量化偶極子效應對風速的影響，可以使用以下公式：Δv其中Δv是風速的變化量，kd是偶極子效應系數(shù)，Δp是空氣密度的變化量，ρ通過計算不同位置處的風速變化量，可以得出整個區(qū)域受到偶極子效應影響的程度。?渦旋脫落渦旋脫落是指在風速較大時，由于空氣流動的不穩(wěn)定性和湍流特性，會在建筑物表面或地形上形成旋轉(zhuǎn)的氣流。這些旋轉(zhuǎn)氣流會帶動周圍的空氣流動，從而影響整個區(qū)域的風速分布。為了研究渦旋脫落對風速的影響，可以使用以下公式：Δ其中Δvrot是旋轉(zhuǎn)氣流導致的風速變化量，kv是渦旋脫落系數(shù)，Δp通過計算不同位置處的風速變化量，可以得出整個區(qū)域受到渦旋脫落影響的程度。偶極子效應和渦旋脫落是影響城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能的兩個重要因素。在進行城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估時，需要綜合考慮這兩種效應的影響，以便更準確地預測風速分布和風荷載分布。2.4城市粗糙度影響城市環(huán)境的幾何形狀復雜性對近地風場特性產(chǎn)生著深刻的影響，其中城市粗糙度是最主要的致因之一。城市粗糙度指的是城市建成區(qū)內(nèi)各種建筑物、構(gòu)筑物以及地面障礙物特征尺寸的總稱，它顯著地改變了風的流場結(jié)構(gòu)，進而影響結(jié)構(gòu)的實際風荷載。通常情況下，風在城市粗糙度較大的區(qū)域傳播時會遭遇更多的阻礙，導致風速減小、風壓降低，并且風向發(fā)生畸變。這種影響在城市不同的區(qū)域呈現(xiàn)多樣性，沿海多高樓的城市與低矮建筑為主的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其風環(huán)境特征將存在顯著差異。（1）粗糙度分類城市粗糙度通常按照下墊面特征尺寸及其分布，劃分為三個主要類別（內(nèi)容，此處僅為描述，非附內(nèi)容）：粗糙度類別建筑平均高度(Hm)/m建筑系數(shù)(Cd)典型城市區(qū)域示例平坦地帶(A)<0.5≈0.15廣闊的空曠地、距離城市較遠的郊區(qū)、農(nóng)田復雜地帶(B)0.5≤Hm≤20≈0.30低密度建筑區(qū)、混合功能區(qū)密集地帶(C)Hm>20≈0.50高密度高樓區(qū)、超高層建筑集中區(qū)、商業(yè)中心區(qū)【表】城市粗糙度分類示意建筑系數(shù)（BuildingCoverRatio,Cd）是衡量地區(qū)建筑群密集程度的指標，其定義為一定區(qū)域內(nèi)所有建筑物底層面積與該區(qū)域總面積的比值，反映了障礙物的總體阻礙程度。不同粗糙度類別的建筑系數(shù)參考值提供了一個定性理解，但實際評估中，還應考慮建筑物的高度、密度、形狀、布局等因素。此外根據(jù)需要，還可將城市區(qū)域劃分為過渡地帶（如從郊區(qū)的平坦地帶向城市中心的密集地帶過渡的區(qū)域），其粗糙度參數(shù)介于相鄰類別之間。（2）對風環(huán)境的影響機制城市粗糙度的影響主要通過以下機制體現(xiàn)（此處無法呈現(xiàn)方程示意內(nèi)容，公式以文字描述形式給出）：風速衰減：在粗糙度作用下，氣流被迫在與建筑物及其間距的距離尺度上發(fā)生繞流。隨著下墊面粗糙度的增加，近地層的風速受到的阻礙加劇，導致風速隨高度的增加而更快地增大（風速剖面指數(shù)γ），但在同一高度上，粗糙度大的區(qū)域風速普遍低于開闊平坦區(qū)域。風速剖面通?？山频赜脤?shù)律描述：U或指數(shù)律近似描述：U其中Uz為高度z處的風速；u?為摩擦速度；k為卡門常數(shù)（約0.4）；z0為地面粗糙度高度；U?為參考高度z?處的風速；α為與地面粗糙度類別相關(guān)的粗糙度系數(shù)。粗糙度類別不同，z0和α的取值也不同，系數(shù)風向偏轉(zhuǎn)：在建筑群的遮擋和繞流作用下，風向會發(fā)生顯著偏轉(zhuǎn)。在密集的街區(qū)內(nèi)部，風向可能偏離主要來流方向達到30°甚至更多。這種偏轉(zhuǎn)對高層結(jié)構(gòu)的偏心風荷載計算尤為重要。渦流與脈動：建筑物間的氣流分離會產(chǎn)生周期性的渦街，形成顯著的脈動風，其強度和頻率受建筑物尺寸、間距以及粗糙度背景的共同影響。在高粗糙度區(qū)域，雖然平均風速降低，但脈動風的特性（如TurbulentIntensity,TI）在某些情況下可能更為復雜。風壓分布：粗糙度使得風壓分布在不同建筑物表面更加復雜。迎風面、背風面以及側(cè)面的風壓都可能發(fā)生顯著變化，特別是對于形狀特殊或與其他建筑緊鄰的結(jié)構(gòu)。（3）在既有結(jié)構(gòu)評估中的意義在城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估中，精確地確定城市環(huán)境的粗糙度類別至關(guān)重要。它不僅是進行風速、風壓等效換算的基礎(chǔ)（如從開闊區(qū)風速換算到該城市區(qū)域?qū)叨鹊娘L速），也是計算結(jié)構(gòu)風振響應（如同心振動、隨機振動）不可或缺的參數(shù)。如果粗糙度評估不準確，將會導致對結(jié)構(gòu)風荷載的估算出現(xiàn)較大偏差，進而影響結(jié)構(gòu)安全性評價和抗風加固設(shè)計的可靠性。因此對于既有城市建筑，進行現(xiàn)場調(diào)查、利用城市規(guī)劃數(shù)據(jù)或結(jié)合遙感影像等方法獲取準確的粗糙度信息是評估其抗風性能的前提。2.5特殊地形與景觀要素的風擾效應城市環(huán)境中，特殊地形和景觀要素的存在顯著改變了局地風場特征，進而對既有結(jié)構(gòu)的抗風性能產(chǎn)生復雜影響。這些要素包括但不限于高聳建筑物、大型構(gòu)筑物、橋梁、水體、地形起伏（如山谷、丘陵）以及植被覆蓋區(qū)域等。它們的幾何形態(tài)、尺度、布局以及與周圍環(huán)境的相互作用，均可導致風速、風向發(fā)生劇烈變化，甚至產(chǎn)生局地強風、渦流脫落、尾流效應等風荷載放大現(xiàn)象。（1）高層建群與風道效應密集的高層建筑群是城市特有的地形要素，其宏觀形態(tài)及布局對風環(huán)境具有塑造作用。當建筑面對迎風，且體型相似或高度接近時，風流在建筑物表面及間隙處發(fā)生復雜的繞流、反射與干涉。若建筑群呈狹長條帶狀分布，風在狹窄的通道（風道）中加速，形成所謂的“風道效應”（WindTunnelEffect）。這種效應可導致風道下游區(qū)域風速顯著增大，對沿街低層建筑、外側(cè)建筑立面及附屬設(shè)施構(gòu)成嚴峻的風致破壞風險。風速的放大倍數(shù)（風速增幅系數(shù)）可表示為：λ式中：λ為風速增幅系數(shù)；Us為風道下游測點風速；U（2）橋梁與大型構(gòu)筑物橋梁、塔桅、大跨度屋蓋等大型單點或局部構(gòu)筑物，如同障礙物對氣流產(chǎn)生“UrbanBlockage”效應。根據(jù)其相對尺度和位置，它們可能促使上游風速加快（類似上文風道效應）、在上游附近形成渦街脫落，或在其下游形成復雜的回流區(qū)、浴旋結(jié)構(gòu)和尾流區(qū)。下游回流區(qū)的存在，一方面可能增大結(jié)構(gòu)背風面的風壓，對橋墩、索塔等產(chǎn)生不利影響，另一方面則可能降低迎風面風力。特別是對于懸索橋或斜拉橋，風致渦激振動是結(jié)構(gòu)安全和耐久性的關(guān)鍵控制因素。此外大型構(gòu)筑物自身的風致振動也可能與既有建筑物產(chǎn)生氣動相互作用，需進行精細化評估。計算結(jié)構(gòu)表面平均風壓力時，可采用攻角修正的公式：P其中：Cu為平均風壓系數(shù)，其值不僅取決于結(jié)構(gòu)體型（如鈍體、薄平板），還與來流攻角α相關(guān)，即C（3）水體與近水區(qū)域城市中的河流、湖泊、水庫等水體通過改變地表摩擦粗糙度、影響熱量交換和濕度分布，對近水區(qū)域的風場產(chǎn)生獨特調(diào)節(jié)作用。水體通常降低近地面層的摩擦阻力，使得風速在水面以上一定高度范圍內(nèi)相對較大。同時熱力效應可能導致水面形成輕微的上升氣流或下降氣流，與主來流方向疊加。對于位于水體邊緣或橋墩、構(gòu)筑物伸入水中的部分，需特別注意水流與氣流的耦合作用，以及由此可能引起的振動加劇和空化現(xiàn)象。河流通流不暢或轉(zhuǎn)彎處，也會激發(fā)更強的局部渦流，對沿河建筑和設(shè)施構(gòu)成威脅。（4）地形地貌影響對于位于特定地形區(qū)域的城市或部分片區(qū)，如山谷、峽谷、平原臺地等，地形的宏觀特征是主導風環(huán)境的重要因素。山谷可能形成峽谷風效應，通道內(nèi)風速異常大且風向多變；平坦開闊地帶則風力相對均勻。地表起伏、建筑物相對高度與地形特征的復雜組合，使得CFD數(shù)值模擬成為評估此類區(qū)域風擾效應的重要手段。例如，對于背靠山體的城市，山脈可形成屏障效應，抬升下游區(qū)域風速，并在迎風坡形成強吹程強風區(qū)域。（5）植被覆蓋區(qū)城市綠化覆蓋區(qū)，特別是大規(guī)模的公園、林帶或綠化帶，雖對生態(tài)環(huán)境和微氣候有積極作用（如降低風速、增加負壓），但在評估既有結(jié)構(gòu)抗風性能時，同樣不容忽視。密集的林冠可作為粗糙障礙物，減小林帶下游風速，但在林隙處可能形成局地強風通道。此外植被自身的風吹倒伏、斷裂會產(chǎn)生隨機擾動的氣流，對緊鄰的較低結(jié)構(gòu)姿態(tài)穩(wěn)定性可能產(chǎn)生影響。評估植被對建筑風效應的緩解作用時，需考慮植被的密度、高度、層結(jié)、風中的響應特性以及與建筑物的相對位置。植被的綜合作用可引入一個植被降低系數(shù)kvU其中：Ueq植被為計入植被效應后的等效風速，Uref為參考風速（通常為無植被區(qū)域的來流風速），kv的取值范圍一般在0綜上，特殊地形與景觀要素通過多種機制顯著改變了城市風環(huán)境，評價既有結(jié)構(gòu)的抗風性能必須充分考慮這些局部風擾效應及其組合影響，采用合理的模擬方法或參照相關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對潛在的風致風險進行量化評估。2.5.1高層建筑群相互作用高層建筑群間的氣流相互作用是一個極為復雜的現(xiàn)象，它顯著受建筑排列、幾何形狀、高度、建筑局部迎風面向以及彼此間距離的影響。在城市環(huán)境中，群塔樓相互影響可能導致風負荷分布的重大變化，進而影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與安全性。建筑項目間的相互作用通常可以通過模擬風流場來實現(xiàn)，例如，采用雷諾平均納維-斯托克斯方程（RANS方程）或直接數(shù)值模擬（DNS）方法，結(jié)合建筑群邊界元素法（BEM）和有限體積方法（FVM）等計算流體動力學（CFD）技術(shù)，來預測該區(qū)域的流場特性。同時由于不同建筑群體懸掛式結(jié)構(gòu)層的分布和強度各異，因此有必要建立詳盡的數(shù)值模型，并輔以實際風洞試驗的數(shù)據(jù)進行校驗。此外除了事件性沖擊之外，還需要考慮長期風的情境，比如臺風或者長期穩(wěn)定風，這會影響建筑群的平均風負荷和動態(tài)風負荷的需求。為了安全，使用高層建筑群反應力模型的計算方法通常是必不可少的，它可以幫助確定建筑的歸屬，比如基底剪力，側(cè)向力，以及較小尺寸建筑上的局部動力效應。2.5.2道路網(wǎng)絡(luò)與綠化帶影響城市建成區(qū)的道路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和綠化帶布局，作為城市空間結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對區(qū)域風環(huán)境具有顯著的調(diào)控作用。它們的存在能夠改變地表粗糙度、氣流通道及渦旋結(jié)構(gòu)，進而影響建筑物周圍的風速分布，從而對既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估產(chǎn)生重要影響。（1）道路網(wǎng)絡(luò)的影響道路網(wǎng)絡(luò)作為城市中人車交通的主要載體，其幾何形態(tài)（如道路寬度、走向、交叉口形式）和組成的路網(wǎng)密度，是影響局部地表粗糙度分布的關(guān)鍵因素。寬闊、筆直的道路會引導氣流，在同一高度上可能形成相對平穩(wěn)的風環(huán)境；而狹窄、彎曲或呈網(wǎng)格狀密集分布的道路則會增加氣流在水平方向上的阻力，導致更多的能量耗散，可能在道路狹窄段或交叉口區(qū)域產(chǎn)生較高的局地風速。道路兩側(cè)的建筑物會因道路的阻礙和引導作用，其迎風面和背風面的風速、風向特征會受到顯著改變。例如，沿直線道路排列的建筑物可能會因氣流沿道路方向的引導而感受到更強的來流風速。同時道路的開放程度（如生成內(nèi)街、巷道）也會影響風的擴散條件，進而影響建筑物的風壓分布。此外不連續(xù)的路面（如斷頭路）可能在一定程度上起到局地導流或消阻的效果，具體影響需結(jié)合具體情況量化分析。（2）綠化帶的影響城市中的綠化系統(tǒng)，包括公園、防護林帶、行道樹、小區(qū)綠化等，對局地風環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在其對氣流阻隔、繞流和蒸騰作用上。綠化帶主要通過增加地表粗糙度來降低風速，但其內(nèi)部復雜的植被結(jié)構(gòu)（如樹高、冠層密度、葉面積指數(shù)）對風的阻礙作用具有非線性特征。粗糙度效應：綠化帶的存在顯著提高了下墊面的粗糙度。根據(jù)計算流體力學（CFD）模擬或經(jīng)驗公式，植被等效粗糙高度（EquivalentRoughnessHeight,z?或z0）是描述其對風影響的關(guān)鍵參數(shù)。非行道樹綠化帶所能提供的等效粗糙高度通常遠大于裸露地面或水體。行道樹雖然束窄了道路斷面，但其在單列或雙列排列時，其等效粗糙度的貢獻與迎風高度和樹冠寬度有關(guān)。流場干擾：綠化帶，特別是結(jié)構(gòu)復雜的林帶，不僅粗糙度會引起風速衰減，其本身也會對氣流產(chǎn)生強烈的繞射和摩擦阻力。高大的喬木林帶會迫使氣流向上抬升，改變建筑基礎(chǔ)處的近地面風特性（如剪切風應力）。風速的衰減程度與綠化帶的寬度和垂直結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，例如，一個寬度為B的連續(xù)綠化帶，其對高度為H處風速的衰減效果，通常需要通過模型或經(jīng)驗系數(shù)進行估算。蒸騰與降溫：植被通過蒸騰作用向大氣中排放水汽，有助于冷卻空氣。雖然主要影響氣溫，但通過改變空氣密度和濕度，可能對風場產(chǎn)生極其微弱的間接影響，通常在精細評估中予以忽略，但在極端天氣場景下可能需要考慮。?綜合效應評估方法道路網(wǎng)絡(luò)與綠化帶的綜合效應，可以通過建立包含地表粗糙度計算的數(shù)值模型（如雷諾平均納維-斯托克斯方程模型RANS）進行精細化模擬。在這些模型中，可以將道路網(wǎng)絡(luò)和綠化帶分別參數(shù)化為具有特定粗糙度高度、高度分布或不規(guī)則幾何形狀的地表單元。例如，在進行近地面粗糙度層z0或等效粗糙度高度z?的估算時，可采用加權(quán)平均或分段處理的方法。若某區(qū)域包含不同類型的地表覆蓋，可以按下式計算綜合等效粗糙高度：z式中，f?代表第i類地表（如裸土、草地、道路、單行樹、雙行樹、茂密林帶等）在區(qū)域內(nèi)地表面積比例或積分權(quán)重；z??代表第i類地表對應的等效粗糙高度，其值可以通過風洞試驗、文獻數(shù)據(jù)或經(jīng)驗公式獲得，并與植被的參數(shù)（如高度、密度、葉面積指數(shù)等）相關(guān)聯(lián)。更精確的模擬則需要考慮綠化帶的3D結(jié)構(gòu)參數(shù)，如冠幅、枝下高度等。在城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估中，需要識別項目所在區(qū)域的道路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和綠化帶布局，利用上述方法或模型，量化其對建筑物周邊風環(huán)境的具體影響，從而更準確地預測結(jié)構(gòu)在自然風荷載下的實際受力狀態(tài)。忽視這些因素的影響，可能導致對結(jié)構(gòu)真實的抗風性能產(chǎn)生誤判。三、既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估體系構(gòu)建為系統(tǒng)化、科學化地對城市中的既有結(jié)構(gòu)進行抗風性能評價，必須構(gòu)建一個包含明確目標、關(guān)鍵環(huán)節(jié)和有效方法的評估體系。該體系旨在綜合考量結(jié)構(gòu)的設(shè)計背景、運行現(xiàn)狀、環(huán)境作用以及潛在風險，對其在當前及未來氣候變化背景下承受風荷載的能力做出客觀判斷。構(gòu)建此評估體系，通常應遵循以下關(guān)鍵步驟和構(gòu)成要素：信息收集與基線界定首先需全面收集與評估對象相關(guān)的各類信息，這是后續(xù)分析和評價的基石。這包括但不限于：①結(jié)構(gòu)基本資料，如結(jié)構(gòu)類型（高層、多層、工業(yè)廠房等）、建造年代、設(shè)計用途、基本尺寸、高度、重量、場地位置等；②設(shè)計資料，涵蓋原始設(shè)計內(nèi)容紙、結(jié)構(gòu)計算書、采用的設(shè)計規(guī)范和風荷載取值標準等；③施工與維護記錄，涉及建造年代、所用材料性質(zhì)（強度、老化程度等）、歷次重大維修加固情況、使用的建筑材料變化等；④風環(huán)境特性，包括場地地貌特征、周邊高算障礙物（鄰近建筑物、煙囪等）的空間布局及其幾何參數(shù)、地面粗糙度等級等；⑤實測數(shù)據(jù)（若有），如風速儀、加速度傳感器等監(jiān)測設(shè)備采集的歷史風速、風壓或結(jié)構(gòu)響應數(shù)據(jù)，以及沉降、開裂等損傷觀測記錄。通過整理和分析這些信息，可以明確結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)（包括設(shè)計基準、材料性能、構(gòu)造狀況等）和其所處的實際運營環(huán)境，為后續(xù)性能評估提供準確、完整的輸入?yún)?shù)。抗風性能損傷識別與量化在掌握基礎(chǔ)信息后，需深入分析結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的損傷機理及表現(xiàn)。此環(huán)節(jié)可借助多種技術(shù)手段：理論分析：基于結(jié)構(gòu)動力學原理，利用有限元分析（FEA）等數(shù)值模擬方法，模擬風荷載作用下結(jié)構(gòu)的響應（如風致加速度、層間位移、應力應變等關(guān)鍵參數(shù)）。分析時可考慮結(jié)構(gòu)的幾何非線性行為、材料非線性行為（如進入塑性行為）以及氣動彈性效應。工程判斷與經(jīng)驗評估：結(jié)合設(shè)計師經(jīng)驗、類似工程案例及損傷檢查結(jié)果，對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位可能出現(xiàn)的風致?lián)p傷模式（如外立面損壞、局部構(gòu)件破壞、連接節(jié)點松動、整體扭轉(zhuǎn)等）進行識別和可能性的初步判斷。為了使損傷識別更具量化特征，可引入損傷指標（DamageIndex,DI）的概念。定義損傷指標為結(jié)構(gòu)在特定部位、特定強度水平下的損傷程度度量。一個簡化的一維損傷指標模型可表達為：D其中：-Di表示第i-Ni是第i-Sj是第j-Sr-Su-p是一個正參數(shù)，用于調(diào)整損傷累積的非線性關(guān)系。公式計算得到的損傷指標Di風致風險評估與性能分級在對結(jié)構(gòu)潛在損傷進行分析的基礎(chǔ)上，進一步評估其承受未來風荷載可能產(chǎn)生的風險。風險評估不僅關(guān)注結(jié)構(gòu)本身，還需考慮周邊環(huán)境可能帶來的不利影響，如風洞效應或氣動干擾。評估結(jié)果可依據(jù)結(jié)構(gòu)的剩余壽命、失效概率或易損性等指標進行表達。為便于應用和管理，可將評估結(jié)果進行性能分級。通常可設(shè)定一個包含多個等級的評價體系（例如，從優(yōu)至劣分為A,B,C,D四個等級），每個等級對應不同的抗風性能表現(xiàn)、風險水平和相應的處置建議。分級的標準可結(jié)合風荷載下的安全儲備、損傷指標限值、功能完好性等多個維度制定。例如：?既有結(jié)構(gòu)抗風性能評價等級劃分簡表評價等級抗風性能描述剩余安全儲備主要風險特征處置優(yōu)先級A性能良好，滿足或優(yōu)于設(shè)計要求，風險低較高基本無風相關(guān)風險低B性能尚可，基本滿足當前風荷載要求，但有輕微待關(guān)注風險一般存在局部或輕微易損性，風險中等中C性能較差，不滿足當前風荷載要求，存在較顯著風險較低存在較廣泛損傷風險，或安全儲備不足高D性能危險，遠不滿足風荷載要求，風險很高很低極易發(fā)生嚴重風致?lián)p傷甚至破壞最高通過性能分級，可以為既有結(jié)構(gòu)的后續(xù)維護加固、使用限制或拆除決策提供明確的科學依據(jù)。實際應用中，可根據(jù)具體需求和評估深度，對上述步驟和方法進行調(diào)整與細化。3.1評估目標與原則（1）評估目標城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估旨在全面、系統(tǒng)地分析和判斷現(xiàn)有建筑、橋梁等結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的穩(wěn)定性、安全性以及使用的耐久性。具體目標可概括為以下幾點：安全性評估：審查既有結(jié)構(gòu)在服役期間可能遭遇的不同風速等級（如風振、強風、極端風等）下的響應，判斷其是否滿足現(xiàn)行規(guī)范的安全要求，或有發(fā)生破壞的風險。這包括對結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和局部構(gòu)件承載能力（如螺栓節(jié)點、焊縫連接等）的考察。性能鑒定：評估結(jié)構(gòu)在風荷載作用下的實際表現(xiàn)，識別其在使用過程中可能存在的風致?lián)p傷（如外墻裝飾板脫落、屋面掀瓦、結(jié)構(gòu)層開裂等）或功能性問題，并對結(jié)構(gòu)的使用性能和耐久性作出評價。風險識別：結(jié)合結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件（如周邊高聳建（構(gòu)）筑物、地形地貌等）和重要性等級，識別結(jié)構(gòu)在風災中可能面臨的潛在風險，為制定維護、加固或改造方案提供依據(jù)。制定對策：基于評估結(jié)果，為提升既有結(jié)構(gòu)的抗風性能提供科學、可行的加固建議或改擴建規(guī)劃方案，明確維護管理的重點區(qū)域和措施，從而保障結(jié)構(gòu)的長期安全可靠運行。評估的目標可量化為確定結(jié)構(gòu)在特定風速下的響應指標（如位移、加速度、應力、層間位移角等）是否超過容許限值或安全閾值。例如，可引入評估指標Q來衡量結(jié)構(gòu)的整體抗風性能水平：Q其中：-Qi為第i-Si-SN極限為性能指標S-Ri為結(jié)構(gòu)第i-RN-αi（2）評估原則為確保評估工作的科學性和可靠性，應遵循以下基本原則：安全性優(yōu)先原則(SafetyPrimacy):始終將保障人民生命財產(chǎn)安全放在首位，評估工作必須嚴格遵循國家及地方現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和風荷載相關(guān)規(guī)定，確保評估結(jié)論滿足最基本的安全要求。循證性原則(Evidence-Based):評估結(jié)論應基于充分的資料收集（如設(shè)計內(nèi)容紙、施工記錄、歷次維修加固資料）、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)、可靠的理論分析計算以及必要的模型試驗驗證。避免主觀臆斷。系統(tǒng)性原則(SystematicApproach):對既有結(jié)構(gòu)進行整體性的評估，不僅關(guān)注主體結(jié)構(gòu)，還要考慮關(guān)鍵連接部位、附屬構(gòu)件（如廣告牌、爬架等）以及與周邊環(huán)境的相互作用。評估過程應邏輯清晰、方法規(guī)范。功臣原則(IncorporationofPastPerformance):應重視收集并分析結(jié)構(gòu)的歷史使用狀況、歷次風災影響記錄、觀測數(shù)據(jù)以及已有的加固改造信息，這些信息對于準確評估結(jié)構(gòu)當前的實際性能至關(guān)重要。經(jīng)濟適用原則(EconomyandApplicability):在滿足安全和使用功能的前提下，評估結(jié)果應能為結(jié)構(gòu)維護、加固或改造提供一個經(jīng)濟合理、技術(shù)可行的解決方案建議，考慮不同方案的成本效益。定性與定量相結(jié)合原則(CombinationofQualitativeandQuantitativeAnalysis):評估應包含定性的宏觀判斷（如損傷識別、風險評估）和定量的精確計算（如內(nèi)力、位移、響應譜分析），并相互印證。風險導向原則(RiskAssessmentOriented):評估應識別和評估結(jié)構(gòu)面臨的抗風風險，并根據(jù)風險評估結(jié)果確定評估的深度和重點，優(yōu)先處理風險較高的部位或結(jié)構(gòu)。遵循上述原則，能夠使城市既有結(jié)構(gòu)的抗風性能評估更加客觀、準確，為后續(xù)的管理和維護決策提供有力支撐。3.2評估流程設(shè)計為了高效和系統(tǒng)地完成城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能評估，本文采用了標準化的流程，以確保評估標準的一致性和評估結(jié)果的可靠性。下面展示了詳細的評估流程設(shè)計：數(shù)據(jù)收集與初始化在初始階段，對所要評估的結(jié)構(gòu)進行全面的物理和功能特性搜集，包括建筑物的尺寸、使用材料、年齡、設(shè)計標準和歷史記錄等。風環(huán)境模擬應用專業(yè)的計算流體動力學(CFD)軟件對選定區(qū)域的氣壓場和風速進行模擬，以預測結(jié)構(gòu)的局部風壓及風荷載分布。這些數(shù)值模擬應考慮地形特點、風向、風速變化等自然環(huán)境的復雜性。結(jié)構(gòu)響應分析采用結(jié)構(gòu)分析軟件，運用風荷載模型對結(jié)構(gòu)的風動力響應進行分析，評估建筑物的位移、應力及振動頻率等參數(shù)，并基于國際如ISO2394等標準進行規(guī)范比對?？癸L性能評估根據(jù)上述分析結(jié)果，結(jié)合建筑的時代背景和設(shè)計標準，對比評估以判斷其與現(xiàn)行建筑抗風性能標準的契合度，運用統(tǒng)計分析或案例對比的方法，為及早發(fā)現(xiàn)潛在的風災隱患提供可靠依據(jù)。提出改進建議結(jié)合作業(yè)評估的實際結(jié)果，針對發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)和風壓高于標準要求的區(qū)域提出具體的結(jié)構(gòu)加固措施與優(yōu)化方案，為未來的城市抗風建設(shè)與改造提供指導。通過這些連貫的步驟，架起了從數(shù)據(jù)整理到最終對策制定的橋梁。為確保評估工作的專業(yè)性和穩(wěn)健性，與相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液凸こ處煹暮献魇潜夭豢缮俚?。最終，擬定的評估流程將以表格和公式的形式展現(xiàn)，提升信息的透明度和評估研究的科學性。3.3評估指標體系確定為實現(xiàn)城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能的科學、系統(tǒng)評估，必須構(gòu)建一套科學合理、操作性強且能有效反映結(jié)構(gòu)實際抗風能力的指標體系。此體系的核心目標在于全面量化既有結(jié)構(gòu)在遭遇風荷載作用時的響應特征、損傷程度及自身承載與穩(wěn)固性，進而對其抗風性能做出客觀評價。指標選取應遵循全面性、代表性、可測性與可比性四大原則。全面性要求指標能夠從多個維度覆蓋結(jié)構(gòu)抗風性能的關(guān)鍵要素；代表性則強調(diào)所選指標需能有效表征結(jié)構(gòu)的整體或局部抗風性能狀態(tài)；可測性指指標應通過現(xiàn)有技術(shù)手段易于獲得實測或計算數(shù)據(jù)；可比性則確保不同結(jié)構(gòu)或同一結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)下的指標值具有可靠的對比基礎(chǔ)。基于上述原則，并結(jié)合既有結(jié)構(gòu)的特性及風致災害的主要表現(xiàn)形式，本評估體系初步確定從結(jié)構(gòu)響應、構(gòu)件狀態(tài)、整體穩(wěn)定性及功能影響四個主要方面構(gòu)建指標集。具體而言，結(jié)構(gòu)響應主要關(guān)注風荷載作用下結(jié)構(gòu)的動力反應參數(shù)；構(gòu)件狀態(tài)側(cè)重于關(guān)鍵構(gòu)件的風致?lián)p傷現(xiàn)狀；整體穩(wěn)定性則評估結(jié)構(gòu)抵抗破壞型風荷載的能力；功能影響則考量風荷載對結(jié)構(gòu)正常使用功能產(chǎn)生的限制程度。各方面下設(shè)具體指標，詳見【表】。這些指標可分為基本指標和優(yōu)選指標兩大類，基本指標是評估的底線要求，必須獲取；優(yōu)選指標則能提供更詳細、更深入的性能信息，供精細化評估或特定關(guān)注點分析選用?！颈怼砍鞘屑扔薪Y(jié)構(gòu)抗風性能評估指標體系主要方面指標類別具體指標指標說明數(shù)據(jù)來源結(jié)構(gòu)響應基本指標頂點風速V結(jié)構(gòu)頂點處風力傳感器測得或計算得到的風速現(xiàn)場實測/CFD計算基底剪力Q結(jié)構(gòu)在風荷載作用下計算或?qū)崪y的底部水平剪力計算分析/應變片等結(jié)構(gòu)迎風面風壓時程p結(jié)構(gòu)迎風面不同高度處風壓的時間序列數(shù)據(jù)風壓傳感器陣列優(yōu)選指標結(jié)構(gòu)順風向/橫風向頂點位移D結(jié)構(gòu)頂點在風荷載作用下的最大位移，考慮彈性及彈塑性測量系統(tǒng)/分析計算結(jié)構(gòu)加速度時程u結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點在風荷載作用下的加速度時間序列數(shù)據(jù)加速度傳感器風振系數(shù)β結(jié)構(gòu)實際參與質(zhì)量的動力放大系數(shù)計算分析/時程分析構(gòu)件狀態(tài)基本指標承重墻/柱最大側(cè)向變形Δ主要豎向承重構(gòu)件在風作用下最大的側(cè)向偏移激光測距儀/攝影測量檁條/墻體連接點最大拉拔力F連接件在風吸力作用下的最大拔力或變形應變片/連接件測試優(yōu)選指標某一層層間位移角θ風荷載作用下，某層上下兩端標高差與其層高的比值全站儀/laserscan超層高變形比Δ超過層高的附加變形與層高的比值，評估大變形風險分析計算/測量數(shù)據(jù)關(guān)鍵構(gòu)件裂縫寬度w風致或風載加劇的裂縫發(fā)展情況精密裂縫測量儀整體穩(wěn)定性基本指標結(jié)構(gòu)基本周期T結(jié)構(gòu)自振周期，反映結(jié)構(gòu)剛度與質(zhì)量分布/modalanalysis結(jié)構(gòu)等效剛度的風致變化率ΔK風荷載作用前后結(jié)構(gòu)剛度（特別是抗側(cè)剛度）的相對變化計算分析優(yōu)選指標結(jié)構(gòu)失穩(wěn)承載力安全系數(shù)FS結(jié)構(gòu)達到plausible破壞形式時的極限承載力與當前承載力的比值推導分析/有限元分析結(jié)構(gòu)渦激振動/馳振風險指數(shù)評估結(jié)構(gòu)發(fā)生渦激振動或馳振的可能性及潛在危害程度風洞試驗/CFD計算功能影響基本指標風振舒適度指數(shù)基于結(jié)構(gòu)加速度響應評估人員舒適度加速度傳感器分析優(yōu)選指標透明玻璃幕墻/屋面破損率風荷載下產(chǎn)生破損或異常聲響的玻璃/屋面單元百分比現(xiàn)場檢查統(tǒng)計人員恐慌/疏散需求風致強烈晃動引發(fā)的恐慌程度或是否需要啟動疏散預案問卷調(diào)查/模擬分析在指標量化方面，對于可通過現(xiàn)場實測獲取的指標，如風速、位移、加速度、風壓、應變、裂縫等，應采用高精度傳感器和測量設(shè)備，按照規(guī)范要求布置測點和進行數(shù)據(jù)采集。對于難以實測但可計算分析的指標，如內(nèi)力、剪力、屈曲承載力、響應時程、振型、舒適度指數(shù)、失穩(wěn)安全系數(shù)等，則需建立或利用既有結(jié)構(gòu)的計算模型（如解析模型、有限元模型），采用成熟的計算分析軟件進行精確計算。同時考慮到既有結(jié)構(gòu)資料可能存在不完整情況，部分指標（特別是基于荷載-效應分析得出的指標）可能需進行逆分析或利用近似公式進行估算。各個指標的權(quán)重賦值將在后續(xù)章節(jié)結(jié)合具體評估級別和目標進行詳細討論。3.3.1風致響應指標風致響應指標是評估城市既有結(jié)構(gòu)抗風性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，在風的動態(tài)作用下，建筑物或其他結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一系列響應，包括位移、速度、加速度和應力等。這些響應直接影響到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，因此準確的風致響應指標評估是結(jié)構(gòu)抗風性能評估的核心內(nèi)容之一。風致響應指標主要包括以下幾個方面：（一）位移響應指標：在風力作用下，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移響應是評估其抗風性能的重要指標之一。通?？梢酝ㄟ^測量結(jié)構(gòu)的位移量，如最大位移、平均位移等參數(shù)來評估結(jié)構(gòu)的位移響應。此外還可以利用有限元分析等方法對結(jié)構(gòu)的位移響應進行模擬和預測。（二）速度響應指標：風力作用下的結(jié)構(gòu)速度響應反映了結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。速度響應指標包括結(jié)構(gòu)表面的風速分布、風速隨時間的變化等。這些指標的評估可以通過風洞試驗、現(xiàn)場實測和數(shù)值模擬等方法進行。（三）加速度響應指標：結(jié)構(gòu)的加速度響應與風力作用的動態(tài)特性密切相關(guān)。加速度響應指標包括結(jié)構(gòu)的最大加速度、平均加速度等。這些指標的評估可以通過加速度傳感器實測或數(shù)值模擬等方法進行。（四）應力響應指標：風力作用下的結(jié)構(gòu)應力響應直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的承載能力和安全性。應力響應指標包括結(jié)構(gòu)的應力分布、最大應力值等。這些指標的評估可以通過有限元分析、實驗測試等方法進行。在進行風致響應指標評估時，還需要考慮結(jié)構(gòu)類型、地理位置、氣候條件等因素對風致響應的影響。同時應合理選取評估方法，結(jié)合實際情況進行綜合分析和判斷。3.3.2結(jié)構(gòu)安全