学术贡献

1、超高层建筑群体干扰效应研究

　　该项目先后在两个国家基金支持下开展对群体超高层建筑干扰效应的系统性研究。采用人工神经网络、相关和回归等方法深入地研究了具有不同截面形状、相对高度、相对宽度的两个和三个高层建筑之间在不同间距、地貌类型下的动、静力和风压干扰效应的变化规律。项目共测试分析了两万多种工况，是迄今为止国际上相关研究中最大规模的试验，取得极为丰富的试验数据和研究结果。
　　提出有效的定量表示方法来描述建筑物间干扰效应的分布规律，解决了三个建筑物间干扰因子(IF)分布难以表示的难点，由相关和回归分析方法得到了不同工况间干扰效应的定量结果，澄清了已有文献中提出的一些片面和错误的结论，得到一系列反映群体高层建筑间干扰特性的新结论。

　　研究结果得到国际同行的充分肯定和较高评价，发表在Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics(JWEIA，国际风工程协会会刊)的论文，审稿人对其持有较高的评价，一位认为：论文有原创性贡献，一位认为：论文提出在研究中应用EIF（指干扰效应的描述方式）和RIF（指干扰响应的相关分析研究），为干扰效应这一复杂的问题提供了一个更好的研究平台。该论文发表后受到较高的关注，2012年度近5年引用位于该期刊最多引用前25名的第10名。部分研究成果被建筑结构荷载规范GB50009-2012所引用，图 28为GB50009-2012所引用建筑干扰系数分布。

图 28 GB50009-2012所引用的施绕建筑风荷载干扰系数

2、湍流来流边界条件自保持理论研究

　　给定适当的湍流来流边界条件是计算风工程中的基础问题和难题，由于问题的复杂性，很难给定一个既满足边界层自保持要求又与试验相符的边界条件。目前，国内外发表的计算风工程数值模拟研究文献中，绝大部分都没有关注或者检验平衡边界层的模拟；数值模拟研究结果的误差中，很大一部分是由于边界层模拟的不恰当引起的。鉴于其重要性，CWE2000三个竞赛命题之一即“在没有任何障碍物的状况下模拟大气边界层”。
　　本研究从模型方程本身出发，推导出一类近似满足 模型自保持边界条件要求的湍动能表达式。然后基于风洞试验数据，定义了一组 模型中的模型常数；最后通过模拟风洞试验的算例，验证并分析了此类湍动能边界条件配合试验常数，在标准 模型中模拟大气边界层的适用性。模拟的结果见图 29和图 30。

图 29模拟的计算域整体平均风速和湍动能分布

图 30 模拟的计算域出口平均风速和湍动能分布比较

　　这是迄今最理想的模拟结果，它提高了风工程数值模拟结果的精度，同时为彻底解决这一CWE领域的基础难题提供了新的研究思路和方向。相关成果发表在JWEIA等权威期刊上，评审人认为论文“very interesting and very valuable”, “it is an important paper to which I would refer frequently”。发表在JWEIA的两篇论文有较高的引用率，其中1篇在2014年度该刊最多引用前25名中排第1名。

3、大型结构风致响应的快速算法及荷载等效方法

　　提出多点风激励下复杂结构风致响应的快速精确算法，该算法解决了传统精确算法存在计算量大和占有内存空间大两个关键问题，该方法的精度等同于完全二次型组合(CQC)方法，对内存的消耗却要远小于CQC方法且计算速度要显著比CQC方法快，它将复杂空间结构的风致响应分析由早期的15天左右缩短为不足30分钟。在得到结构风致响应的基础上，基于荷载响应相关(LRC)原理计算了包含共振响应和模态耦合的结构等效静风荷载(EWSL)并提出了扩展的荷载响应相关(ELRC)方法。
　　由以上算法为核心开发的复杂结构风洞试验和风振分析软件包(WTM)居国内先进水平，它可以在1天之内完成“从结构设计人员获取修改后的结构动力模型→进行风振响应分析和等效静风荷载计算→提交给设计计算人员”的全过程，对于结构工程师进行复杂结构的优化设计具有非常重要的实用价值。
　　本项成果已应用于包括广州珠江新城西塔(432m)、深圳京基大厦(441.8m)、天津高银117大楼(596.25m)和天津周大福滨海中心(530m)在内40个高度超过200m的超高层建筑和福建漳浦体育中心、增城大剧院、烟台科技馆、成都新火车站、广州宏城项目、常德大剧院、常德会展中心、浙江杭州青山湖科技城公共服务中心、上海世博会中国馆、广州宏城广场和越南广宁体育场等22个大跨度空间结构的抗风研究计算。