荷载与结构设计方法-风荷载

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1、第3章风荷载返回总目录风的有关知识风压风压高度变化系数风荷载体型系数结构抗风计算的几个重要概念顺风向结构风效应横风向结构风效应结构总风效应思考题本章内容一、风的形成风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气压力差，空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。在低空受指向低纬气压梯度力的作用，空气从高纬地区流向低纬地区；在高空气压梯度指向高纬，空气则从低纬流向高纬地区，这样就形成了如图3.1所示的全球性南北向环流。风的有关知识图3.1大气热力学环流模型二、两类性质的大风

2、1.台风台风是发生在热带海洋上空的一种气旋。在一个高水温的暖热带洋面上空，若有一个弱的热带气旋性系统产生或移来，在合适的环境下，因摩擦作用使气流产生向弱涡旋内部流动的分量，把高温洋面上蒸发进入大气的大量水汽带到涡旋内部，把高温高湿空气辐合到弱涡旋中心，产生上升和对流运动，释放潜热以加热涡旋中心上空的气柱，形成暖心。由于涡旋中心变暖，空气变轻，中心气压下降，低涡变强。当低涡变强，反过来又使低空暖湿空气向内辐合更强，更多的水汽向中心集中，对流更旺盛，中心变得更暖，中心气压更为下降，如此循环，直至增强为台风。2.季风由于大陆和海洋在一年之

3、中增热和冷却程度不同，在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风，称为季风。三、我国风气候总况(1)台湾、海南和南海诸岛由于地处海洋，常年受台风的直接影响，是我国最大的风区。(2)东南沿海地区由于受台风影响，是我国大陆的大风区。风速梯度由沿海指向内陆。台风登陆后，受地面摩擦的影响，风速削弱很快。统计表明，在离海岸100km处，风速约减小一半。(3)东北、华北和西北地区是我国的次大风区，风速梯度由北向南，与寒潮入侵路线一致。华北地区夏季受季风影响，风速有可能超过寒潮风速。黑龙江西北部处于我国纬度最北地区，它不在蒙古高压的正前方

4、，因此那里的风速不大。(4)青藏高原地势高，平均海拔在4～5km，属较大风区。(5)长江中下游、黄河中下游是小风区，一般台风到此已大为减弱，寒潮风到此也是强弩之末。(6)云贵高原处于东亚大气环流的死角，空气经常处于静止状态，加之地形闭塞，形成了我国的最小风区。四、风级—13级风力等级名称海面状况浪高/m海岸渔船征象陆地地面物征象距地10m高处相当风速一般最高km/hmile/hm/s0静风--静静、烟直上<1<100～0.21软风0.10.1普通渔船略觉摇动烟能表示风向，但风向标不能转动1～51～30.3～1.52轻风0.20.3渔

5、船张帆时，可随风移行每小时2km～3km人面感觉有风，树叶有微响，风向标能转动6～114～61.6～3.33微风0.61.0渔船渐觉簸动，随风移行每小时5～6km树叶及微枝摇动不息，旌旗展开12～197～103.4～5.44和风1.01.5渔船满帆时船身倾于一侧能吹起地面的灰尘和纸张，树的小枝摇动20～2811～165.5～7.95清劲风2.02.5渔船缩帆(即收去帆的一部分)有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波29～3817～218.0～10.76强风3.04.0渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难39～49

6、22～2710.8～13.87疾风4.05.5渔船停息港中，在海上下锚全树摇动，迎风步行感觉不便50～6128～3313.9～17.18大风5.57.5近港渔船皆停留不出微枝折毁，人向前行，感觉阻力甚大62～7430～4017.2～20.79烈风7.010.0汽船航行困难烟囱顶部及平瓦移动，小屋有损75～8841～4720.8～24.410狂风9.012.5汽船航行颇危险陆上少见，有时可使树木拔起或将建筑物吹毁89～10248～5524.5～28.411暴风11.516.0汽船遇之极危险陆上很少，有时必有重大损毁103～11756～

7、6328.5～32.612飓风14-海浪滔天陆上绝少，其捣毁力极大118～13364～7132.7～36.9风压一、风速与风压的关系风的强度常用风速表示。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力，即风压。在规定条件下确定的风速称为基本风速，风速和风压之间的关系，可由流体力学中的伯努利方程得到。自由气流的风速产生的单位面积上的风压力为：(3-1)式中，——单位面积上的风压力(kN/m2)；ρ——空气密度(kg/m3)；γ——空气单位体积重力(kN/m3)；g——重力加速度(m/s2)；v0——

8、风速(m/s)。风压在标准大气压情况下，γ=0.012018kN/m3，g=9.80m/s2，可得：(3-2)在不同的地理位置，大气条件是不同的，γ和g值也不相同。资料缺乏时，空气密度可假设海拔高度为0m，取ρ=1.25(kg/m3)