哈工大结构风工程.pdf

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1、RequiredCourseforUndergraduateStudents结构抗风设计原理Wind-resistantDesignforStructures武岳孙瑛HarbinInstituteofTechnology§1风工程概论第章第一章风工程概论1.11.1风的成因与灾害风的成因与灾害1.21.2风工程学科的发展与现状风工程学科的发展与现状1.31.3本课程学习内容与方法本课程学习内容与方法1序言你了解风吗？为什么冬天常吹西北风？为什么“山雨欲来风满楼”？为什么哈尔滨没有台风？2序

2、言风力级别蒲氏风力等级表（1）4序言蒲氏风力等级表（2）5§1.1风的成因、类型与灾害111.1风的成因、类型与灾害7§1.1风的成因、类型与灾害★风的成因风是空气相对于地表的运动，是由太阳对地球表面大气的加热不均匀引起的。由于压差引起的大气流动赤道与北极间的大气环流8§1.1风的成因、类型与灾害影响大气流动的因素十分复杂，其中较为主要的有：热力学效应和科里奥利效应。热力学效应：b1a热力环流模型AB(Humphreys1929(Humphreys,1929)2c9§1.1风的成因、类型与灾害

3、地球自转偏转力效应：由于地球旋转产生的偏向力，使得在北半球移动的物体向右偏斜，而南半球移动的物体向左偏斜的现象。10§1.1风的成因、类型与灾害法国物理学家Coriolis首次研究了这种现象，因此也称为“科里奥利效应”。空气微团移动速度矢量Fm2(v)c地球自转角速度矢量•科氏力的方向垂直v和ω，符合右ω手法则。v•科氏力的大小为2smvinα•科里奥利力并不真是一种力，而是惯性的结果。Fc11§1.1风的成因、类型与灾害大气环流极地东风带60°西风带30°信风带0°12§1.1

4、风的成因、类型与灾害★风风类的类型季风（Monsoons）热带气旋（TropicalCyclonesTropicalCyclones）雷暴（Thunderstorms）龙卷风（Tornadoes）温带气旋（ExtratropicalCyclone)14§1.1风的成因、类型与灾害季风（Monsoons）由于热力作用产生的季节性大气环流，亚洲受季风的影响非常显著。15§1.1风的成因、类型与灾害热带气旋(TropicalCyclones)(TropicalCyclones)是一种强烈的

5、空气漩涡。按照漩涡中心附近的平均最大风力，可分为按照漩涡中心附近的平均最大风力，可分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、热带风暴、强热带风暴、台风（飓风）。热带气旋的形成条件：纬度5~20度之间的热带洋面上；洋面温度要保持27摄氏度以上。16§1.1风的成因、类型与灾害世界范围内的台风分布18§1.1风的成因、类型与灾害台风的结构台风直径为100km~2000km，厚度约为10~12km。其结构分为台风眼、涡旋风雨区、外围大风区三部分，从中心向外呈同心圆状排列。台风眼19§1.1风的成

6、因、类型与灾害台风风速记录TemporalTemporalVariationVariationofWindSpeedofWindSpeed(HurricaneCelia,1970)MaximumPeakGust19:0020:0021:0022:0023:0024:001:00Cook,198320§1.1风的成因、类型与灾害热带气旋等级热带低压(TD):10.8-17.1米/秒，风力6-7级热带风暴(TS):17.2-24.4米/秒，风力8-9级强热带风暴(STS):24.5-32.6米

7、/秒，风力10-11级台风（TY）:3:322.77-41441.4米/秒，风力12-13级强台风（STY）:41.5-50.9米/秒，风力14-15级超强台风（SuperTY）≥51.0米/秒，风力16级或以上21§1.1风的成因、类型与灾害萨菲尔-辛普森飓风等级22§1.1风的成因、类型与灾害龙卷风（Tornadoes）一种漏斗状的大气涡旋，直径在300m左右。切向速度可达350k/h350km/h，是所有风中最强的。23§1.1风的成因、类型与灾害雷暴(Thunderstorms,m

8、icroburst)是伴有雷击和闪电的局地强对流天气，发生的必要条件是暖湿空气的上升运动，当上升空气中所含的水蒸汽凝结就会产生大规模的降雨，并形成很强的下沉冷气流，气流在地面以壁急流形式扩散。雷暴的形成26§1.1风的成因、类型与灾害雷暴环状涡流结构RingVortex(ChrisLetchford,TexasTechUniversity)§1.1风的成因、类型与灾害温带气旋（ExtratropicalCyclone)出现在中高纬度地区的近似椭圆形的空气涡旋，直径平均1000km，持续时间2-