土木工程结构风场实测及新技术研究的进展

严富林

[摘 要]进行土木工程结构的风场实测，目的是为了对其结构风荷载的作用/破坏机理等情况，进行有效的把握，同时还可以对其应用过程中的模型，或者是试验方法，进行有效的更新，使其能够进行实测的工作。基于此，本文首先对结构抗风设计中，进行的结构风场实测工作的作用，进行了分析，之后根据其实测使用的技术，探究了目前应用的信息技术。

[关键词]土木工程；结构；风场实测；技术；进展

中图分类号：U341 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）18-0126-01

伴随着社会经济的快速发展，土木工程建设，在其中也获得了较多的发展空间，但是在其建设的过程中，需要对其结构，进行有效的研究，以此来促使其工程，更好的发挥其建设的作用。

1、土木工程结构风场实测的作用

目前，随着社会经济的快速发展，科学技术水平不断发展，其建筑领域的建筑水平也取得了显著的发展进步。在进行土木工程建设的过程中，进行的大跨度结构、高层的建筑建设，可以极大的展现出，当下国家经济发展的情况。但是，由于较多的自然灾害，尤其是我国南方地区的大风天气，常会导致建筑出现严重的质量问题，以此使得人们的生命财产安全，以及建筑的使用寿命，难以得到有效的保证，同时也给国家和人民，造成了极大的经济损失。基于目前的城市化建设步伐的加快，人地矛盾的日益严重，在许多城市进行的建筑工程，其大多属于大跨度、高层建筑，因此其具有着质量较轻，且阻尼性较低的特点，使得建筑非常容易受到大风天气的影响。由于这些建筑项目，具有着上述的特点， 因此对于其建筑的机构风灵敏性，进行有效的设计，以此来有效的避免大风天气，对于建筑物质量的损害。在目前的土木工程抗风设计中，多使用的是风洞试验法，来对建筑的抗风性能，进行有效的测试。在进行土木工程的抗风设计中，应用该种试验法，可以对其抗风理论的更新，或者是结构设计的改进工作，有着极大的助益。在进行土工的结构设计工作中，要想设计出较高抗风性能的建筑结构，需要对其工程，进行风场实测，以此来对其大风天气下，对于建筑的质量影响情况，进行把握。在东南沿海地区，其常会有台风天气，此时对其建筑物的抗风性能设计，进行的现场风场实测工作，可以为其设计的合理性、有效性，提供证据。设计人员，在进行土木工程结构的现场风场实测工作中，需要将风洞试验的数据结果，与该地风场的特性，以及风致动力响应结果，进行详细的比对，以此来对其试验数据库，不断进行改进[1]。

根据土木工程结构风场现场实测结果的研究资料可知，目前人们已经对其工程所在地的近地风特性，进行了初步的掌握，其现阶段，正在进行相关理论的研究。但是根据目前的现场风场实测现状可知，其实测工作面临着高费用、高难度的特点，因此对其土木工程风场实测，以及动力响应实测，研究较少，人们对其特性情况，知之甚少。因此，需要相关的研究人员，对上述两项实测工作，加强重视，其对于土工工程的质量而言，具有着非常重要的作用[2]。

2、土木工程结构风场实测的研究进展分析

在对目前的土木工程结构风场的实测结果，进行研究的过程中，可知其实测的主要内容包括：对于大跨度和高层建筑物风速的测定、风速表现特征，以及对于风致振动响应的测定。

在国外的研究中，主要是对其土木工程的风压问题，或者是振动问题，其所导致的动力响应，进行了重点的研究，结果显示，烟道效应，会影响测量结果，对其风洞试验的数据库问题，研究较少。此外，目前日本的研究者对于该项问题，进行了较多的研究，且已经取得了显著的研究成果[3]。

在国内的研究中，其主要对高层结构的风场实测中风洞试验数据完善，进行了研究，但是对其数据库的完善问题，研究的较少，有待加强。根据相关的研究结果可知：可以使用双曲冷却塔脉动风压功率谱密度，对其问题，进行改善，之后还可以通过分布压力函数，进行有效的计算，得出相应的数据结果，以此来对风洞试验数据库问题，进行有效的完善。

3、土木工程结构风场实测使用新技术的研究进展分析

在目前的土木工程结构风场实测中，应用了较多的新技术，对其风速特性、风向问题、风压问题，进行了实测。在这个过程中，需要使用到传感器，进行数据的传输/采集/处理工作。

实测中的传感器的使用。其在实际的风场实测的过程中，使用的传感器，其元件主要包括：电接电传风向风速仪、风杯式风速计、螺旋桨式风速仪。伴随着科学技术水平的不断进步，目前多使用电子微风仪、三维超声风速仪，进行实测工作。其在工作中，容易受到温度、水、压力等多项因素的影响，以此该传感器，需要根据该地的实地情况，进行定制。目前在实测中，较常使用的传感器为：压阻式压力传感器，其具备着较高的灵敏度，实测的结果较为准确，可以为土木工程机构的抗风设计，提供助益。其自身基本的压阻，会使得该项阻值，发生压力，进行相应的转化，以此来将其变为电信号。其核心的元件为：硅膜片。当仪器出现了较小的压力变化时，其就会获得明显的频率，来对其压力，进行回应。因此该仪器具备着灵敏度高、操作简单、频率高的优势条件，是土木工程结构风场实测的有效仪器[4]。

对土木工程结构进行风场实测，其可以对结构风荷载的作用原理，以及破坏原理，提供相应的理论支撑，因此为了促进其风场实测结果的准确性，需要借助于当前先进的科学技术，使用先进的实测技术，以及測量数据处理系统，来实现这一目的。根据目前的实测使用技术研究资料可知：在风场实测中，对其风压进行的测量，其可以使用齐墙埋管式单管/多通路差压测量系统，或者是使用前端压力器，将其获得风压转化为模拟信号，之后通过数据处理系统，进行测量。这两种方法，对于风场实测中的风压测量，有着极大的阻碍作用，实际操作难度较大。因此基于互联网技术，对其实测问题，可以使用远程监控系统，对其风场的各项风向、风速，以及土木工程结构的风致响应，进行有效的实时把控，促进其实测结果的准确性与精准度。这种方式，针对台风天气，有着极大的便利，效果十分显著。同时，无线传感器网络，也是进行风压实测的一种有效方法， 但是根据其文献资料可知，目前国内外学者，对其进行的研究较少。该种实测方法，其借助于该地区中设置的智能传感器，根据其节点协作，进行了信息的感知、监控处理。之后可以通过嵌入式的系统，对信息，进行有效的采集、分析，之后将分析得出的有效的信息，通过无线通信网络，进行终端处理，以此来为风场实测，提供有效的信息。该项实测方法，其主要包括：无线传感器、网关、基站、终端，几个部分，此外，在进行土工程结构风场实测的过程中，需要重视耗能问题。其实测处于室外的环境中，且持续的时间较长，需要使用较多的电能能源，来支持其进行实测工作，不利于其电池的更换。如果使用的是高耗能的设备，将会对实测数据准确性，造成严重的影响。因此在进行实测的过程中，需要不断进行低耗能网络技术的研发，促使其实测结果的有效性[5]。

结束语

在对土木工程，进行的结构研究，具有着十分重要的作用，因此需要设计人员，在进行土木工程结构的抗风设计中，加强对其进行结构风场实测工作，以此来有效的对其抗风设计漏洞问题，进行及时的发现，及时的解决，以此来促进土木工程设计结构抗风性能的提高。

参考文献

[1] 李锦华，李春祥.土木工程随机风场数值模拟研究的进展[J].振动与冲击，2008，09：116-125+187.

[2] 申建红，李春祥.土木工程结构风场实测及新技术研究的进展[J].振动与冲击，2008，10：115-120+196.

[3] 孙玉钊.土木工程结构风场实测及新技术研究[J].中外企业家，2015，17：223.

[4] 申建红.强风作用下高层建筑风场实测及模态参数识别研究[D].上海大学，2010.

[5] 徐安，傅继阳，赵若红，吴玖荣.土木工程相关的台风近地风场实测研究[J].空气动力学学报，2010，01：23-31.