《荷载与结构计算方法》第三讲

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1、第四章风荷载内容提要一、风的有关知识二、风压三、结构抗风计算的几个重要概念（自学）四、顺风向结构风效应五、横风向结构风效应第一节风的有关知识赤道和低纬度地区：受热量较多，气温高，空气密度小、气压小,且大气因加热膨胀，由表面向高空上升极地和高纬度地区：受热量较少，气温低，空气密度大、气压大，且大气因冷却收缩由高空向地表下降一、风的形成--空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成地表上存在气压差或压力梯度北极赤道大气热力学环流模型二、两类性质的大风1、台风赤道海洋面受日照影响，热而湿的水汽上

2、升，形成庞大的水汽柱，热低压区和稳定的高压区之间将产生空气流动。由平衡产生的相互补充的力使之成螺旋状流动。形成暖心（旋转的结果使涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降）大量空气从高压区传来，如此循环不止。台风(typoon)2、季风(季节性的风)冬季:大陆温度低、气压高；相邻海洋温度比大陆高、气压低风从大陆吹向海洋夏季:大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低、气压高风从海洋吹向大陆三、风级（根据风对地面或海洋物体影响程度）分为13个等级（0级~12级）（P46，表3-1）0级1级2

3、级3级4级5级6级7级8级9级10级11级12级静风软风轻风微风和风清劲风强风疾风大风烈风狂风暴风飓风第二节风压1、风压与风速的关系建筑物小股气流流向高压气幕压力线w=v2/2dlw1dA(w1+dw1)dA风压的形成边界条件：2、基本风压w0按规定的高度、地貌、时距等量测的风速所确定的风压高度：10米高为标准高度（桥梁结构规定为20米）地貌（地面粗糙度):空旷平坦地貌公称风速时距:=10min最大风速的样本时间:一年基本风速的重现期T0基本风速出现一次所需要的时间每年不超过基本

4、风压的概率或保证率p0=1-1/T0（图中影形面积）GB50009-2001规定：以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min内最大风速v0为标准，按w0=v02/1600确定。最大风速--随机变量年最大风速p基本风速面积p0=1-1/T0年平均最大风速年最大风速概率密度分布第四节顺风向结构风荷载效应计算PL截面风速BPMPD流经任意截面物体所产生的力结构上的风力顺风向力→PD、横风向力→PL、扭力矩→PM结构的风效应~由风力产生的结构位移、速度、加速度响应、扭转响应一

5、、结构的风力和风效应二、风荷载计算基本公式：1、平均风下结构的静力风载wz=sz(z)w0s：风荷载体型系数z(z)：风压高度变化系数W0：基本风压1）风载体型系数（s）主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关描述建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。《规范》GB50009-2001表7.3.1给出了38项不同类型的建筑物和各类结构体型及其体型系数房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用；房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用；

6、房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风洞试验确定；对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。150300600s-0.60+0.8风载体型系数s【例1】封闭式双坡屋面【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形)+0.8-0.5-0.5s+0.8-0.5-0.7-0.7注：中间值按插入法计算+0.8-0.5-0.7-0.7？当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予以考虑。《规范》GB5000

7、9规定：将单独建筑物的体型系数s乘以相互干扰系数(可参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出)以考虑风力相互干扰的群体效应。？风力作用在高层建筑表面，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位（阳台、雨篷等外挑构件），局部风压会超过按表所得的平均风压《规范》GB50009规定：对负压区可根据不同部位分别取体型系数为-1.0-2.2？对封闭式建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压。《规范》GB50009规定：

8、对封闭式建筑物的内表面压力系数，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.22）、风压高度变化系数z地面的粗糙度在大气边界层内，风速随离地面高度而增大当气压场随高度不变时，风速随高度增大的规律，主要取决于地面粗糙度，地面粗糙度等级低的地区，其梯度高度比等级高的地区为低。GB50009-2001地面的粗糙度类别A类—近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区B类—田野、乡村、丛林、丘陵、房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区C类—有密集建筑群的城市市区D类—有密集建筑群且房屋较高的城市市区地