孙业华，1980年生，高级工程师，国家一级注册结构工程师，工学博士。现任江西财经大学信息管理与数学学院工程管理系副主任。研究方向为风工程与结构振动控制。参与国家自然科学基金2项，国家社会科学基金1项，主持省教育厅科技项目1项，省住建厅科技项目1项，省级教学改革项目1项，省级一流本科课程1项。发表论文10余篇。

本书较为系统地介绍了高层建筑结构风致振动的理论与应用技术。首先，介绍了高层建筑风致振动的所必备的基础知识，包括风对结构作用形式、高层建筑风致振动的概念及研究进展、研究的基本方法。其次，详细介绍了高层建筑顺风向脉动风荷载模拟方法，考虑顺风向气动阻尼的结构风致响应；高层建筑横风向脉动风荷载模拟方法，考虑横风向气动阻尼的结构风致响应及考虑粘滞结构阻尼的结构减振效应；高层建筑扭转向脉动风荷载模拟方法及振动响应。最后，考虑建筑外围结构风致损毁的背景下，分析了高层建筑表面风场维护边缘地带风压场外推插值重构方法。

◎ 随着工业革命的持续推进，经济技术领域得到了迅猛发展，而人口大量向大都市区域聚集，大大加剧了城市土地资源的稀缺。在这样的背景下，人类开始探索和实践更高水平的建筑技术，这使得我们的城市天际线屡次被刷新。据世界高层建筑与都市人居学会的统计，2000～2010 年全球最高的100 座建筑的平均高度从286 m 增加到349 m。

◎ 风与社会的发展及人类的生产活动息息相关，从古代利用风车灌溉农田到现代利用风力发电解决电力短缺问题，风不断为人类造福。但风也会给人类社会带来巨大的灾害，据统计，人类所遭受的自然灾害中，风灾造成的经济损失远超地震、水灾及火灾等各种自然灾害之和，尤其是台风、飓风、龙卷风等所造成的人员伤亡、经济损失及社会影响更为突出（表1.1）。全球每年产生的风力在8 级以上的热带气旋达80多个，死亡人数约为2万人，经济损失超过80 亿美元。

◎ 风致结构振动响应在很大程度上取决于建筑的几何外形、结构刚度、阻尼比和质量等因素。不同的几何外形会造就不同的气流绕流模式，由此形成的风荷载也不同，如超高层建筑——上海中心大厦改变几何外形后，通过风洞实验发现，旋转、不对称的外立面较方形截面减少了约60% 的风荷载。当来流脉动风卓越频率与结构固有频率接近时，会产生较大的风致振动响应。

◎ 除结构本身的特性之外，结构的风致振动还与来流脉动风的特性有关。来流脉动风的紊流尺度越大、紊流度越高，结构的随机风振响应越大。另外，当上游结构或其他障碍物对来流有一定的干扰时，结构绕流产生的旋涡脱落可能会导致其下游产生高紊流度且沿横风向流动的尾流，该现象称为气动不稳定；当下游结构处在气动不稳定区域内时，下游的来流会产生显著的脉动现象，使结构的振动形态改变，而结构的振动形态反过来又会改变其绕流形态，这种流固耦合（fluid-structure interaction，FSI）现象称为气弹效应。

◎ 风荷载以面荷载的形式作用在建筑物表面，不同的表面形状产生的气动力不同。高层建筑在高度方向上具有连续的整体性且满足刚性隔板假定，因此，可将风荷载凝聚成广义的集中力作用在高层建筑等效质点上。在高层建筑抗风研究中，根据来流方向与结构振动的关系，可把风荷载分为顺风向风荷载、横风向风荷载和扭转向风荷载。与此同时，可把高层建筑风振响应分为顺风向、横风向和扭转向的三个分量来考虑。根据风荷载的形成机理，顺风向风荷载主要由迎风面和背风面的压力脉动产生，并受来流湍流的影响；横风向风荷载主要由剪切层分离导致旋涡脱落引起；扭转向风荷载则由建筑表面压力分布不对称引起。

◎ 风对建筑的作用是指通过建筑外围护结构所受到的脉动风压，以合力的形式使结构发生顺风向抖振、横风向驰振、涡脱共振、扭转发散振动等，这些振动不仅会影响结构的内力，而且会导致结构产生动力失稳现象。而建筑风致振动研究是在假定建筑外围护完好无损的前提下进行的，但强风下建筑外围护损坏每年都会发生。建筑外围护损坏会瞬间改变表面风压的分布形式，不仅会影响结构的安全性，而且会对人的生命和财产安全产生重大影响。

第1章 绪  论

第2章 高层建筑顺风向脉动风荷载模拟与时程分析

第3章 高层建筑横风向脉动风力模拟研究

第4章 高层建筑扭转向脉动风荷载模拟研究

第5章 高层建筑表面风场外推插值重构研究

第6章 超高层建筑风振控制分析

参考文献

附  录 重标极差分析法（R/S）