本项目通过刚性模型表面多点脉动压力测试风洞试验得到常见体型高层建筑三维气动力数据，建立了矩形高层建筑横风向、扭转风荷载解析模型。研究并提出了高层建筑平动和扭动基本振型简化表达式和框筒结构平扭耦联动力特性计算子结构合成法。建立了高层建筑三维耦联风振响应频域计算方法，对各种矩形高层建筑横风向、扭转与三维耦联风振响应进行了电算并将计算结果列绘成表图。通过气弹模型风洞试验得到矩形高层建筑三维风振响应测试数据。在上述计算数据和测试数据的基础上，提出了矩形高层建筑横风向、扭转与三维耦联风振响应简化计算公式。本项研究成果为高层建筑抗风设计规范的修订提供了理论和试验依据，并可研制成高层建筑抗风设计计算机软件。 2100433B

本项目将现场实测、风洞实验和理论分析结合起来，系统地研究超高层建筑风荷载反分析方法。基于互联网技术建立超高层建筑风效应监测系统，测试强/台风登陆过程中的风特性及结构风致响应，获取超高层建筑的动力特性和风振信息；研究超高层建筑风荷载频域及时域反分析新方法，建立相应的理论模型；以实测动力参数及风致响应为基础反演超高层建筑顺风向、横风向的脉动风荷载，系统地研究超高层建筑风荷载的作用机理及风致响应的规律性特征，评估响应类别、动力特性参数估计误差及有限元模型分析误差等因素对风荷载反演结果的影响；开展气动弹性风洞实验，进一步发展和完善超高层建筑脉动风荷载的反分析理论；利用数值模拟评估脉动风荷载反分析方法的适用性及可靠性，提出实用的反演算法。研究成果将为超高层建筑抗风设计及相关研究提供有用的资料及依据。

为减小超高层建筑的风荷载和风致响应，改善结构的抗风性能，采用风洞试验与CFD数值模拟相结合的方法，对超高层建筑三维风荷载的吸/吹气控制进行系统深入的研究。基于大气边界层中的真实入流湍流和FLUENT软件中的LES方法构建吸/吹气控制下超高层建筑脉动风荷载的数值模拟技术，为进一步研究超高层建筑吸/吹气模型的脉动风荷载和横风向旋涡脱落特性奠定基础。分析吸/吹气控制的几何参数（包括开孔位置、开孔宽度和高度等）和流量参数（包括吸/吹气角、吸/吹气流量系数和顺风向吹气动量系数等）对三维风荷载特性的影响规律，探索影响模型风荷载减阻和减振性能的控制性参数，并结合吸/吹气控制下模型周围的流场和涡量场阐明吸/吹气控制机理。以抗风设计为目标，拟合风荷载折减系数的经验公式，确定最优吸/吹气控制方案，并提供超高层建筑风荷载吸/吹气控制的实用抗风设计思路，为相关的工程应用和规范修订提供参考。

随着轻质、高强材料的广泛应用，现代超高层建筑往更高、更柔的方向发展, 风荷载成为此类结构的主要控制荷载。一般的来说，超高层建筑风致响应的测量技术较为成熟，但风荷载却难以实现现场测量。因此，根据实测结构动力参数及风致响应来反演结构风荷载，成为间接量测超高层建筑风荷载的一种有效途径。 本项目综合运用现场实测、风洞实验和理论分析，系统地研究了超高层建筑风荷载反分析方法。建立了基于互联网的远程结构健康监测系统，测试了多次强/台风过程中的风场特征及超高层建筑结构风振响应，分析了城市上空的强/台风特性（包括平均风速、风向、湍流强度、阵风因子、峰值因子、湍流积分尺度和风速谱），验证了风场的湍流强度和阵风因子随风速的增大而减小、湍流积分长度随平均风速的增大而增大等规律，建立了典型城市中心的湍流剖面模型。在大量实测风致响应数据的基础上识别了结构的自振频率、振型，并与有限元计算结果进行了对比，利用随机减量法评估了结构阻尼比随振幅的非线性变化特征。基于卡尔曼滤波基本理论提出了三种风荷载反演新方法，并结合有限楼层的实测风致响应和动力参数实现了超高层建筑未知风荷载及风致响应的实时同步反演，揭示了超高层建筑风荷载的作用机理。完成了不同外形的超高层建筑物在不同流场条件下的风洞实验，利用实验得到的风致响应识别了结构风荷载，并与风洞实验结果开展了对比性研究，评估了风致响应类别、结构动力参数估计误差、模态截断、测量噪声及噪声协方差矩阵等因素对风荷载反演结果的影响，验证了三种反演新方法的有效性。对典型超高层建筑开展数值模拟研究，进一步评估了三种反演新方法的适用性及可靠性。研究成果将为超高层建筑抗风设计及相关研究提供有用的资料及依据。 2100433B