基于数据驱动的意大利风速灾害地图更新研究：面向欧洲规范的结构抗风设计优化

《TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE TECHNOLOGY》：Experimental data-driven and ECS-deployed framework for intelligent identification of backfill grouting thickness in shield tunnels

本文系统更新了意大利风速灾害地图，基于1944-2020年气象站数据，采用先进预处理技术和极值统计方法，建立了符合欧洲规范（Eurocodes）的50年重现期基本风速分区图。新地图将意大利划分为8个风速区（25-36 m·s-1），实现了无偏估计并降低变异系数（CoV≤0.17），为建筑结构抗风可靠性设计提供重要依据。

　　

早期规范

意大利首部考虑风荷载的结构设计规范是1946年CNR-ACAI指南。该规范规定地面20米高度处的统一风压值为80 kg·m^-2（0.785 kPa），对应峰值风速35.4 m·s^-1，未考虑地理位置、海拔及地形差异。

通用流程

Ballio等学者（1991）明确了风速灾害地图的构建步骤：数据获取（Data retrieval）需从大量测站收集符合统计分析要求的测量数据；数据预处理（Pre-processing）包括过滤异常值、标准化校正；极值统计（Extreme value statistics）针对不同气候机制选择合适模型。

可用数据与预处理

研究整合了26个SYNOP站和85个METAR站（含NOAA数据库）1944-2020年数据，测站密度达3680 km^-2。数据经过质量控制、粗糙度修正及下采样校正，确保统计一致性。

校准

研究发现参考风速与海岸距离负相关，与海拔正相关。1967年CNR指南首次将风速压力定义为地理坐标、临海距离和海拔的函数，后续研究进一步优化了分区边界与海拔修正起始点（0-500米）。

可靠性与规范校准

新地图以无偏性为核心目标，通过最小化特征风荷载误差的变异系数（CoV），降低风荷载分项系数的不确定性。基于乘性误差模型，不确定性可量化为偏差均值和CoV，新地图CoV控制在0.17以内。

结论

基于1944-2020年气象数据更新了意大利风速灾害地图，修正了旧地图的统计缺陷。新地图涵盖8个风速区，引入海拔修正机制，显著提升抗风设计的可靠性，为欧洲规范本土化应用提供重要支撑。