土木工程概論-第十一章

土木工程概論第11章工程防災(zāi)減災(zāi)土木工程防災(zāi)對策與抗災(zāi)設(shè)計工程防災(zāi)減災(zāi)的前沿技術(shù)13本章內(nèi)容土木工程結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固211.3工程防災(zāi)減災(zāi)的前沿技術(shù)1234地震震害與防震減災(zāi)對策風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計地質(zhì)災(zāi)害及防治火災(zāi)及防治5爆炸及防治11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策1．地震的基本概念地震是由地殼破壞引發(fā)的地面運(yùn)動，是一種嚴(yán)重危及人們生命財產(chǎn)的突發(fā)性自然災(zāi)害，由于具有不可預(yù)測性，地震對土木工程結(jié)構(gòu)造成的破壞后果尤為嚴(yán)重。11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策弱震：震級小于3級的地震；有感地震：震級等于或大于3級、小于或等于4.5級的地震；中強(qiáng)震：震級大于4.5級、小于6級的地震；強(qiáng)震：震級等于或大于6級的地震，其中震級大于或等于8級的叫巨大地震。地震按震級大小分為：11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策1）直接災(zāi)害破壞地震所造成的直接災(zāi)害主要有：地面的破壞、建筑物與構(gòu)筑物的破壞、山體等自然物的破壞（如滑坡、泥石流等）、海嘯以及地光燒傷等。2）次生災(zāi)害地震次生災(zāi)害是直接災(zāi)害發(fā)生后，破壞了自然或社會原有的平衡或穩(wěn)定狀態(tài)，從而引發(fā)出的災(zāi)害，主要有：火災(zāi)、水災(zāi)、毒氣泄漏、瘟疫等。其中火災(zāi)是次生災(zāi)害中最常見、最嚴(yán)重的災(zāi)害。2．地震災(zāi)害11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策1）唐山大地震1976年7月28日3時42分，中國唐山市發(fā)生了里氏7.8級地震。地震的震中位置位于唐山市區(qū)，持續(xù)時間約12秒。唐山地震造成242769人死亡，16.4萬人重傷，是中國歷史上一次罕見的城市地震，位列20世紀(jì)世界地震史死亡人數(shù)第二。此次有感范圍廣達(dá)14個省、市、自治區(qū)，其中北京市和天津市受到嚴(yán)重波及。整個唐山市頃刻間夷為平地，全市交通、通訊、供水、供電中斷。唐山地震沒有小規(guī)模前震，而且發(fā)生于凌晨人們熟睡之時，使得絕大部分人毫無防備。3．地震實例11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策2）汶川地震5·12汶川地震發(fā)生于2008年5月12日14時28分04秒，震中位于中國四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣映秀鎮(zhèn)與漩口鎮(zhèn)交界處。5·12汶川地震嚴(yán)重破壞地區(qū)超過10萬km2，其中，極重災(zāi)區(qū)共10個縣（市）、較重災(zāi)區(qū)共41個縣（市）、一般災(zāi)區(qū)共186個縣（市）。截至2008年9月18日12時，5·12汶川地震共造成69227人死亡，374643人受傷，17923人失蹤，是唐山大地震后傷亡最嚴(yán)重的一次地震。11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策4．地震災(zāi)害的防治對策在《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011—2010）中明確提出了建筑物“三水準(zhǔn)”的抗震設(shè)防目標(biāo)。所謂的“三水準(zhǔn)”具體內(nèi)容如下：第一水準(zhǔn)：當(dāng)建筑物遭遇低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需修理即可繼續(xù)使用；第二水準(zhǔn)：當(dāng)建筑物遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的影響時，可能損壞，經(jīng)一般修理或不修理仍可繼續(xù)使用；第三水準(zhǔn)：當(dāng)建筑物遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時，不至倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策上述三個水準(zhǔn)的抗震設(shè)防目標(biāo)可簡述為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為了實現(xiàn)三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，抗震設(shè)計采取兩階段方法。第一階段為結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，在初步設(shè)計及技術(shù)設(shè)計時，就要按有利于抗震的做法去確定結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)布置，然后進(jìn)行抗震計算及抗震構(gòu)造設(shè)計。在這一階段，用相應(yīng)于該地區(qū)設(shè)防烈度的小震作用計算結(jié)構(gòu)的彈性位移和構(gòu)件內(nèi)力，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形驗算，用極限狀態(tài)方法進(jìn)行截面承載力驗算，按延性和耗能要求進(jìn)行截面配筋及構(gòu)造設(shè)計，采取相應(yīng)的抗震構(gòu)造措施。11.1.1地震震害與防震減災(zāi)對策第二階段為驗算階段，一些重要的或特殊的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過第一階段設(shè)計后，要求用與該地區(qū)設(shè)防烈度相應(yīng)的大震作用進(jìn)行彈塑性變形驗算，以檢驗是否達(dá)到了大震不倒的目標(biāo)。11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計風(fēng)是由空氣流動引起的一種自然現(xiàn)象，適度的風(fēng)對人類的生產(chǎn)和生活起到積極的作用，但是當(dāng)風(fēng)速和風(fēng)力超過一定限度時，它就會給人類帶來巨大災(zāi)害。對建筑結(jié)構(gòu)和生命線工程能產(chǎn)生不良影響的風(fēng)主要有臺風(fēng)和龍卷風(fēng)等強(qiáng)風(fēng)。1．主要風(fēng)災(zāi)11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計臺風(fēng)是指發(fā)生在太平洋西部海洋和南海海上的熱帶空氣旋渦，是一種極猛烈的風(fēng)暴，風(fēng)力常達(dá)十級以上，同時伴有暴雨，如圖11-1所示。臺風(fēng)不但給沿海城市帶來風(fēng)災(zāi)，還會引起洪水、引發(fā)滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。1）臺風(fēng)圖11-1臺風(fēng)11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計龍卷風(fēng)是指風(fēng)力極強(qiáng)而范圍不大的旋風(fēng)，形狀象一個大漏斗，軸線一般垂直于地面，在后期因上下層風(fēng)速相差較大可成傾斜狀或彎曲狀，如圖11-2所示。2）龍卷風(fēng)圖11-2龍卷風(fēng)11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計內(nèi)陸地區(qū)的強(qiáng)風(fēng)雖然遜于臺風(fēng)和龍卷風(fēng)，影響范圍較小，但也可能給工程結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重的損壞，因為風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用不僅與風(fēng)速有關(guān)，還受結(jié)構(gòu)形體、所處環(huán)境的影響。對于高層建筑、大跨度橋梁結(jié)構(gòu)、輸電塔和渡槽等受風(fēng)面積大的柔性結(jié)構(gòu)受風(fēng)的影響尤為明顯。3）內(nèi)陸強(qiáng)風(fēng)11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計①首先要加強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計，針對生命線工程、非主體但易損構(gòu)件開展風(fēng)災(zāi)易損性分析，及時加固并進(jìn)行防風(fēng)設(shè)計。②積極開展針對各地區(qū)的風(fēng)荷載特性研究，如地區(qū)風(fēng)壓分布、地面粗糙度劃分、高層建筑風(fēng)效應(yīng)、大跨結(jié)構(gòu)的風(fēng)振分析等。2．抗風(fēng)設(shè)計11.1.2風(fēng)災(zāi)與抗風(fēng)設(shè)計③對于風(fēng)災(zāi)嚴(yán)重的地區(qū)還要有防風(fēng)災(zāi)害的對策，如在北方大陸內(nèi)建造防風(fēng)固沙林，在沿海地區(qū)建造防風(fēng)護(hù)岸植被，以減小風(fēng)力及大風(fēng)對城市或海岸的破壞。④在經(jīng)常受風(fēng)災(zāi)危害的地區(qū)，建立預(yù)報、預(yù)警體制。以目前的氣象預(yù)報水平，提前幾小時到幾十小時進(jìn)行大風(fēng)預(yù)報是完全可能的。接到預(yù)報后采取緊急的防災(zāi)措施，可以大大減小風(fēng)的災(zāi)害。⑤城市應(yīng)編制風(fēng)災(zāi)害影響區(qū)劃，建立合理有效的應(yīng)對策略，如避風(fēng)疏散應(yīng)急預(yù)案等。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象，如圖11-3所示。1．滑坡及其防治圖11-3山體滑坡11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治滑坡常常給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，有的甚至是毀滅性的災(zāi)難?；聦︵l(xiāng)村最主要的危害是摧毀農(nóng)田、房舍、傷害人畜、毀壞森林、道路以及農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)施和水利水電設(shè)施等，有時甚至給鄉(xiāng)村造成毀滅性災(zāi)害。位于城鎮(zhèn)的滑坡常常砸埋房屋，傷亡人畜，毀壞田地，摧毀工廠、學(xué)校、機(jī)關(guān)單位等，并毀壞各種設(shè)施，造成停電、停水、停工，有時甚至毀滅整個城鎮(zhèn)。發(fā)生在工礦區(qū)的滑坡，可摧毀礦山設(shè)施、傷亡職工、毀壞廠房、使礦山停工停產(chǎn)，常常造成重大損失。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治我國防治滑坡的工程措施很多，歸納起來可分為三類：一是消除或減輕水的危害，排除地表水、地下水以及河水對滑坡體的影響；二是改變滑坡體的外形，重心降低，從而提高滑坡體的穩(wěn)定性；三是改善滑動帶的土石性質(zhì)，采用焙燒法、爆破灌漿法等物理化學(xué)方法對滑坡進(jìn)行整治。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑等地形險峻的地區(qū)，由暴雨、暴雪或其他自然災(zāi)害引發(fā)并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流，如圖11-4所示。泥石流具有突然性以及流速快、流量大、物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點。2．泥石流及其防治圖11-4泥石流11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治減輕或預(yù)防泥石流的工程措施主要有以下幾種：①跨越工程：是指修建橋梁、涵洞，從泥石流溝的上方跨越通過，讓泥石流在其下方排泄，用以避防泥石流。這是鐵道和公路交通部門為了保障交通安全常用的措施。②穿過工程：指修隧道、明硐或渡槽，從泥石流的下方通過，而讓泥石流從其上方排泄。這也是鐵路和公路通過泥石流地區(qū)的主要工程形式之一。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治③防護(hù)工程：指對泥石流地區(qū)的橋梁、隧道、路基及泥石流集中的山區(qū)變遷型河流的沿河線路或其他主要工程措施，做一定的防護(hù)建筑物，用以抵御或消除泥石流對主體建筑物的沖刷、沖擊、側(cè)蝕和淤埋等危害。防護(hù)工程主要有：護(hù)坡、擋墻、順壩和丁壩等。④排導(dǎo)工程：其作用是改善泥石流流勢、增大橋梁等建筑物的排泄能力、使泥石流按設(shè)計意圖順利排泄。排導(dǎo)工程包括導(dǎo)流堤、急流槽以及束流堤。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治⑤攔擋工程：用以控制泥石流的固體物質(zhì)和暴雨、洪水徑流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以減少泥石流對下游建筑工程的沖刷、撞擊和淤埋等危害的工程措施。攔擋措施主要有：欄渣壩、儲淤場、支擋工程以及截洪工程。11.1.4火災(zāi)及防治①火勢蔓延迅速：由于煙氣流的流動和風(fēng)力的作用，建筑火災(zāi)的火勢蔓延速度非?？?。發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)生的大量煙和熱會形成熾熱的煙氣流，煙氣流的流動方向往往就是火勢蔓延的方向，煙氣流的流動速度往往就是火勢蔓延速度。1．火災(zāi)的特點11.1.4火災(zāi)及防治②火災(zāi)撲救困難：由于建筑物的面積較大，垂直高度較高，一旦著火，撲救難度較大。③容易造成人員傷亡事故：建筑物一旦著火，火災(zāi)現(xiàn)場就會產(chǎn)生大量的煙塵和各種有毒有害的氣體，這些煙塵和有毒有害的氣體對人體危害很大，而且流動的速度很快，一旦充滿安全出口，就會嚴(yán)重阻礙人們的疏散，進(jìn)而造成人員傷亡事故。11.1.3地質(zhì)災(zāi)害及防治2．火災(zāi)的防范①在設(shè)計階段要做好建筑防火設(shè)計。例如，在建筑總平面設(shè)計中考慮建筑物防火間距、消防通道和防火分區(qū)等。②在建筑構(gòu)造設(shè)計中設(shè)置防火墻、排煙道、卷簾門以及緊急疏散通道等。③在建筑物內(nèi)部裝修設(shè)計中選用耐火性好的材料。④按照消防設(shè)計，配備消防系統(tǒng)。⑤在建筑物日常使用中，落實防火責(zé)任制度，防患于未然。11.1.5爆炸及防治爆炸是指大量能量在瞬間迅速釋放或急劇轉(zhuǎn)化為功、光和熱的現(xiàn)象，按照類型可分為物理爆炸和化學(xué)爆炸。由于液體變成蒸氣或者氣體迅速膨脹，壓力急速增加，并大大超過容器的極限壓力而發(fā)生的爆炸稱為物理爆炸，如蒸汽鍋爐、液化氣鋼瓶等壓力容器的爆炸。因物質(zhì)本身起化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣體和高溫而發(fā)生的爆炸稱為化學(xué)爆炸，如炸藥的爆炸、可燃?xì)怏w或液體的爆炸等。11.1.5爆炸及防治如果在建筑物附近或者內(nèi)部發(fā)生破壞性爆炸，將會對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大的危害。因此，對于有發(fā)生爆炸可能性的建筑物，如化工廠生產(chǎn)車間、倉庫等，需要進(jìn)行防爆設(shè)計和采取防爆、泄爆的構(gòu)造措施。例如，采取合理的建筑平面布置格局（敞開或半敞開式的建筑布局），以利于爆炸性氣體的疏散；與周圍建筑物、構(gòu)筑物應(yīng)保持一定的防火間距；選用耐火性能好、抗爆能力強(qiáng)的框架結(jié)構(gòu)等。11.2土木工程結(jié)構(gòu)檢測、鑒定與加固12土木工程結(jié)構(gòu)檢測與鑒定土木工程結(jié)構(gòu)的加固11.2.1土木工程結(jié)構(gòu)檢測與鑒定①混凝土結(jié)構(gòu)檢測：常見的方法有結(jié)構(gòu)性能實荷檢測、混凝土強(qiáng)度回彈法、超聲波法、超聲回彈綜合法、取芯法、拉拔法等。②砌體結(jié)構(gòu)檢測：包括軸壓法、扁頂法、原位單剪法、原位單磚雙剪法、推出法、筒壓法、砂漿片剪切法、回彈法、點荷法、射釘法等。③鋼結(jié)構(gòu)檢測：包括結(jié)構(gòu)性能實荷檢測與動測、超聲波無損檢測、射線檢測、渦流檢測、磁粉檢測、涂層厚度檢測、鋼材銹蝕檢測等。1．土木工程結(jié)構(gòu)檢測按所檢測結(jié)構(gòu)種類的不同，可將建筑結(jié)構(gòu)檢測方法分為以下幾種：11.2.1土木工程結(jié)構(gòu)檢測與鑒定①性檢測：包括針對建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各類破損性實驗。②半破損性檢測：包括取芯法、拉拔法等。③無損檢測方法：包括回彈法、超聲法等。按檢測過程中對建筑物造成的損壞程度不同，建筑結(jié)構(gòu)檢測方法可分為以下幾種：11.2.1土木工程結(jié)構(gòu)檢測與鑒定2．工程結(jié)構(gòu)鑒定1）診斷建筑物的損傷程度通過現(xiàn)場調(diào)查和檢測，確定結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，進(jìn)而結(jié)合結(jié)構(gòu)的受損分析，綜合評定結(jié)構(gòu)的損傷程度，即給出診斷結(jié)論。調(diào)查的內(nèi)容主要是建筑物的現(xiàn)狀和已有資料。包括建筑物的一些技術(shù)指標(biāo)是否已超過規(guī)范要求，建筑物的損壞時間、損壞過程，設(shè)計圖紙資料的復(fù)查與驗算，施工情況調(diào)查與技術(shù)資料檢查，建筑物的使用情況與荷載情況等。11.2.1土木工程結(jié)構(gòu)檢測與鑒定2）結(jié)構(gòu)可靠性的鑒定可靠性鑒定是結(jié)構(gòu)是否進(jìn)行維修加固及加固到什么程度的重要依據(jù)。由于影響結(jié)構(gòu)的各種因素如荷載情況、材料強(qiáng)度、截面幾何特征等帶有隨機(jī)性，因而研究結(jié)構(gòu)的可靠性具有復(fù)雜性、可變性及嚴(yán)重性的特點。常見的建筑結(jié)構(gòu)鑒定方法有傳統(tǒng)經(jīng)驗法、使用鑒定法、概率法以及概率極限狀態(tài)鑒定法等，現(xiàn)階段主要采用的方法為概率極限狀態(tài)鑒定法。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固

為了使結(jié)構(gòu)的維修、加固最終取得良好的綜合效益，應(yīng)遵循下列原則：①盡可能使加固措施發(fā)揮綜合效應(yīng)，提高加固效率。②盡可能保留和利用原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，發(fā)揮原結(jié)構(gòu)的潛力，避免不必要的拆除和更換。③盡可能減小對建筑物使用功能的影響。④加固后結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析和校核除了應(yīng)遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則外，還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)在加固時的工作應(yīng)力、加固部分應(yīng)變滯后的特點、新舊材料協(xié)同工作的程度、加固后構(gòu)件截面形心和剛度的變化等。增大截面法是一種用與原結(jié)構(gòu)相同的材料增大構(gòu)件截面面積從而提高構(gòu)件性能的加固方法。例如，通過外包混凝土或增設(shè)混凝土面層加固混凝土梁、板、柱的方法；通過焊縫、螺栓連接增設(shè)型鋼、鋼板加固鋼栓、鋼梁、鋼格架、鋼屋架的方法；通過增設(shè)磚扶壁加固磚墻的方法等。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固下面列舉目前土木工程結(jié)構(gòu)主要的幾種加固方法。1．增大截面法外包型鋼加固法是在鋼筋混凝土梁、柱四周包以型鋼的一種加固方法，如圖11-5（a）所示。例如，在構(gòu)件截面的四角沿構(gòu)件通長或沿某一段設(shè)置角鋼，橫向用箍板或螺栓套箍將角鋼連接成整體，成為外包于構(gòu)件的鋼構(gòu)架。外包型鋼加固法的優(yōu)點是在基本不增大構(gòu)件截面尺寸的情況下，提高構(gòu)件承載力，增大延性和剛度，適用于混凝土柱、梁、屋架和磚窗間墻以及煙囪等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)筑物的加固。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固2．外包型鋼加固法11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固（a）黏貼碳纖維加固法是將碳纖維布采用高性能的環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠粘貼于混凝土構(gòu)件的表面，利用抗拉強(qiáng)度大的碳纖維材料達(dá)到增強(qiáng)構(gòu)件承載能力和剛度的目的，如圖11-5（b）所示。碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度約為普通鋼材強(qiáng)度的10倍，自重輕、耐高溫、耐酸堿腐蝕，并且施工簡便、施工工期短，施工質(zhì)量易保證。黏貼碳纖維加固法適用范圍極為廣泛，且具有良好的加固效果，目前已成為國內(nèi)外研究與應(yīng)用的熱點。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固3．黏貼碳纖維加固法11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固（b）外加預(yù)應(yīng)力加固法是一種采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿或撐桿，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法，如圖11-5（c）所示。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固4．外加預(yù)應(yīng)力加固法（c）圖11-5幾類加固法改變受力體系加固法是通過增設(shè)支點（柱或托架）或采用托架拔柱的方法以改變結(jié)構(gòu)的受力體系。增設(shè)支點可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算跨度，使得結(jié)構(gòu)受力體系和受力狀況發(fā)生改變，降低計算彎矩，大幅度地提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力及剛度，同時縮小裂縫寬度。當(dāng)對增設(shè)的支點施加預(yù)應(yīng)力時，效果更佳。該方法多用于大跨度結(jié)構(gòu)，但會減小使用空間。11.2.2土木工程結(jié)構(gòu)的加固5．改變受力體系加固法11.3工程防災(zāi)減災(zāi)的前沿技術(shù)123振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)11.3.1振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗電液伺服地震模擬振動臺是抗震試驗研究領(lǐng)域中重要的試驗設(shè)備之一。我國近期建設(shè)的一批重要的建筑都進(jìn)行了抗震試驗，如上海東方明珠電視塔、上海世貿(mào)國際購物中心、上海環(huán)球國際金融中心等。如圖11-6所示為高聳結(jié)構(gòu)的振動臺試驗。1．振動臺試驗11.3.1振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗圖11-6高聳結(jié)構(gòu)的振動臺試驗11.3.1振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗風(fēng)荷載會引起高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及大跨度空間結(jié)構(gòu)較大的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，使得結(jié)構(gòu)剛度和舒適度的要求越來越難以滿足，有時甚至?xí){到建筑物的安全。當(dāng)氣流流經(jīng)非流線型的大型建筑物時，將在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生氣動力，呈現(xiàn)出復(fù)雜的流固耦合作用效應(yīng)，主要表現(xiàn)為氣流的分離、再附、旋渦的形成和脫落以及尾流的發(fā)展，因此，在建筑林立的地區(qū)，風(fēng)效應(yīng)十分復(fù)雜。2．建筑風(fēng)洞試驗11.3.1振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗另外，高大的建筑物和建筑群建成后也會顯著改變城市近地面層風(fēng)場結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)過去沒有的局地強(qiáng)風(fēng)現(xiàn)象，從而引發(fā)建筑物的門窗和建筑外裝飾物等破損、脫落等事故。在一些建筑物入口、通道、露臺等行人頻繁活動的區(qū)域，則可能使行人感到不舒適，甚至產(chǎn)生傷害。鑒于以上原因，我國的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）中規(guī)定，當(dāng)多個建筑，特別是群集的高層建筑，相互間距較近時，宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)，一般可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)乘以互相干擾增大系數(shù)，體型系數(shù)必要時宜通過風(fēng)洞試驗得出。11.3.1振動臺試驗與建筑風(fēng)洞試驗因此，通過風(fēng)洞試驗來確定大型建筑物的風(fēng)荷載，測定其動力參數(shù)和動力響應(yīng)，檢驗其氣動穩(wěn)定性，分析其抗風(fēng)安全性、適用性與可靠性對于該類建筑物的抗風(fēng)安全具有十分重要的意義，北京SOHO中心的風(fēng)洞試驗如圖11-7所示。圖11-7北京SOHO中心的風(fēng)洞試驗11.3.2結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)1）基礎(chǔ)隔振基礎(chǔ)隔振是在結(jié)構(gòu)的上部與基部之間設(shè)置一種隔振消能裝置的控制技術(shù)，是被動控制的一種，它主要通過減小地震時向地表傳輸?shù)哪芰?，來減小結(jié)構(gòu)的振動，如圖11-8所示。基礎(chǔ)隔振能明顯降低結(jié)構(gòu)的自身振動頻率，非常適用于中低層建筑，但隔振只對高頻率的地震波有效用，對高層建筑并不適用。1．被動控制11.3.2結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)圖11-8建筑結(jié)構(gòu)隔震11.3.2結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)2）吸能耗能減震吸能減振是通過附加子結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)的振動位移、能量重新分配，從而減小結(jié)構(gòu)振動。耗能減振是在結(jié)構(gòu)體的某些部位（如節(jié)點和支撐部等設(shè)置）耗能阻尼機(jī)構(gòu)，繼而通過這種機(jī)構(gòu)對結(jié)構(gòu)施加控制力，快速減小結(jié)構(gòu)振動。耗能減振和吸能減振的裝置主要有摩擦阻尼器、黏性液體阻器、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、金屬屈服阻尼器、質(zhì)量泵和液壓質(zhì)量控制系統(tǒng)等。11.3.2結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)主動控制通過傳感器將監(jiān)測得到的信息導(dǎo)入計算機(jī)內(nèi)，由計算機(jī)根據(jù)設(shè)定好的計算公式算出應(yīng)施加的力的具體信息，最后，由外部能源提供能量，施加給結(jié)構(gòu)其所需控制力，進(jìn)而快速起到減小結(jié)構(gòu)振動的效果。主動控制是一種需要外部能量供給的控制技術(shù)。是否具有能量耗損和完整的反饋控制回路是其與被動控制技術(shù)的主要區(qū)別。盡管主動控制技術(shù)更為復(fù)雜、造價昂貴并且難以維護(hù)，但對于高層建筑建筑而言。主動控制應(yīng)用了現(xiàn)代尖端的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，對結(jié)構(gòu)振動情況實施實時追蹤和預(yù)測，令結(jié)構(gòu)設(shè)計與系統(tǒng)性能達(dá)到最佳，防震效果十分明顯。2．主動控制11.3.2結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)半主動控制通過用小功率能源調(diào)整結(jié)構(gòu)的動力參數(shù)來減少結(jié)構(gòu)的振動，屬于參數(shù)控制，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)的反應(yīng)情況和外部的激勵信息。半主動控制由于具有所需外部能量較小、維護(hù)要求不太高、更為經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，因此具有較大的研究和應(yīng)用開發(fā)價值。磁流變液態(tài)阻尼器和電流變液態(tài)阻尼器是半主動控制系統(tǒng)未