5）第五章：对全文的研究工作进行了总结，提出了需要进一步深入研究的问题和未来的研究方向。

2 随机风激励的特点及其数学描述

2.1 风的特性

2.1.1 气象特性

风是一种普遍的自然现象，本质上是空气从高气压区向低气压区的运动，形成这种相对运动的主要原因是大气压强的差异，而差异是由于太阳对地表不同区域的照射不同而产生的。间言之，风是太阳对地球大气层的不均匀加热造成的。风在行进中遇到结构，就形成风压力，使结构产生振动和变形。

2.1.2 风的基本概念

风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。当风遇到建筑物等障碍物时，会改变其行动方向，同时也对建筑物产生力，这就是所谓的风压或风荷载。风荷载是各种工程结构的重要设计荷载。对于超高层建筑、高耸结构、大跨度桥梁、屋盖等，风荷载常常起着控制作用。

风有倾斜性、季节性和随机性三个特点[4]。

1、季节性

同一地点在每年不同季节里的风向不尽相同，从而导致结构在不同时期受到风的影响也不同。气象学中定义一年里强度最大且对结构影响最大的风向为主导风向。工程实际中，为了偏于安全地进行结构设计，一般假定最大风速出现在各个方向上的概率相同。论文网

2、倾斜性

通常，风向有一定的倾角，相对于水平方向，风倾角的变化幅度在20°以内。因此，作用在结构上的风力就有水平和竖直方向两个分量。一般地，高层结构大多是细长形的，竖向风对其作用力是轴向作用力，所以计算分析时竖向风力的影响可以忽略不计。

3、随机性

在风的顺风向时程曲线中，通常包含平均风和脉动风两部分。平均风是在给定时间间隔内，风力大小、方向等不随时间而改变的量。脉动风则随时间按随机规律变化，要用随机振动理论来分析处理。

2.2 结构上的脉动风荷载

2.2.1 概述

近地风中的短周期分量称为脉动风，由脉动风引起的作用于结构上的力称为脉动风荷载，它是随时间变化的随机函数，其最重要的特征是非重复性和没有确定的规律性，会引起结构的随机振动。脉动风为随机过程，必须用统计方法来描述。

2.2.2 随机过程的类型

在概率论与数理统计学中，很多常见的随机过程都可以简化为两类相对简单的随机过程，即平稳随机过程和各态历经过程[5]。

1）白噪声过程

白噪声过程的功率谱密度在整个频域范围内为常数，它是最常用的随机过程。之所以称为白噪声，是因为白光在电磁波的整个可见范围内的功率谱密度是平直的。

实际过程中并不存在白噪声过程，可是，若实际的随机激励带宽虽然有限但充分宽，以至于将系统的所有固有频率覆盖无遗时，可将该激励看作理想白噪声，因为这样做在数学上便于处理，比如风荷载。

2）平稳随机过程

随机过程的所有统计特性不随时间的变化而变化的过程称为强平稳随机过程。文献综述

严格地分析，脉动风属于非平稳随机过程，但因其在发生以后和结束之前有一个较长的平稳阶段，在工程中可以简化成一个弱平稳随机过程。

3） 各态历经过程

若只需随机过程中的任一样本函数就可以推算出该随机过程的一、二阶统计量，则称为各态历经过程。

同样的，很多工程随机振动问题不是严格意义上的各态历经过程，但在工程中很多问题取不同样本函数的充分长时间的观测记录，并分别对时间取平均值，求得的统计量大体相同，如此可看作各态历经过程。