章4风荷载(2)素材备课讲稿.ppt

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1、章4风荷载(2)素材4.1风的基本知识4.1.1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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4.1.2两类性质的风1、台风（typoon）弱的热带气旋性涡旋气流将大量暖湿空气带到涡旋内部形成暖心（涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降）循环增强4.1.2两类性质的风2、季风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

2、洋夏季:大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低、气压高风从海洋吹向大陆4.1.3风级13个等级（0级12级）（P74，表4-1）0级1级2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根据风对地面或海洋物体的影响程度4.2风压4.2.1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4.2风压4.2.1风压与风速的关系dlw1dA(w1+dw1)dA风压的形成边界条件：各地的γ/2g参见表4-2风工程风压4.2风压4.2.2基本风压按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所

3、确定的风压地貌（地面粗糙度）空旷平坦地貌高度10米高为标准高度公称风速时距=10min4.2风压4.2.2基本风压最大风速的样本时间一年(季风一年重复)基本风速的重现期T0基本风速重现期年最大风速--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每年不超过基本风压的概率或保证率p0=1-1/T0（图中影形面积）4.2风压4.2.2基本风压GB50009-2012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。重现期一般结构50年；桥梁结构与超高层建筑100年基本风

4、压查P249附录2建筑结构荷载规范GB50009-2012对风荷载敏感的高层建筑(高度超过60m)，100年重现期4.2风压4.2.3非标准条件时的换算非标准高度换算风速换算：基本风压换算：4.2风压4.2.3非标准条件时的换算非标准地貌换算梯度风：不受地表影响，能够在气压梯度作用自由流动的风梯度风速梯度风高度及α4.2风压4.2.3非标准条件时的换算非标准地貌换算风速换算：基本风压换算：据公式4-114.2风压4.2.3非标准条件时的换算不同时距的换算不同时距与10min时距风速比值时距1h10min2min30s10s瞬时比值0.941.01.161.261.351.54.2风压4.2

5、.3非标准条件时的换算不同重现期的换算不同重现期与常规50年时风压比值：重现期/年10050301010.5比值1.1141.00.9160.7340.3530.2394.2风压4.2.4山区的基本风压荷载规范2012规定了考虑地形的修正系数山峰与山坡顶部B点其他位置线性插值山峰山坡4.2风压4.2.4山区的基本风压盆地、谷地等闭塞地形与风向一致的谷口、山口例题4.14.2风压4.2.5远海海面和海岛基本风压距海岸的距离/km<40m40~6060~100修正系数1.01.0~1.11.1~1.2修正系数4.3顺风向结构风效应风力及风效应4.3.1风荷载体型系数单体房屋或构筑物气流未被房屋

6、干扰前流速v0，压力p0房屋表面某点的流速v，压力p伯努里方程：p0+v02/2=p+v2/2w=p-p0=(1-v2/v02)v02/2=sw0s=1-v2/v02—风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实际平均压力（或吸力）与来流风的速度压的比值,w/w0=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。4.3.1风荷载体型系数风载体型系数s一般采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行试验确定。《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

7、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；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。4.3.1风荷载体型系数风洞试验--在风洞中建筑物能实现大气边界层范围内风的平均风剖面、紊流和自然流动，即要求能模拟风速随高度的变化大气紊流纵向分量--建筑物长度尺寸具有相同的相似常数