风荷载学习教案.pptx

会计学两类性质的大风
根据风的形成，将自然界常见的风分为：热带(rèdài)气旋、台风、飓风、季风和龙卷风等。我国在进行建筑物、构筑物设计中主要考虑台风和季风。
1.台风
台风主要是有太阳辐射在海洋表面所产生的大量热能转化为动能（风能和海浪能）而产生。
2.季风
冬季

夏季我国风气候总况
我国东南沿海台风影响大，内陆季风影响大。我国总的气候情况为：
台湾、海南为大风压；
东南沿海为次大风压；
东北、西北、华北为次大风压；
青藏高原为较大风压；
长江(chánɡjiānɡ)、黄河中下游为小风压；
云贵高原、四川盆地为最小风压。
风级
人们根据风对地面物体的影响程度来确定风的等级，共分13级。风速越大，分级越大。见表3－1。3.2风压基本风压
基本风压：在标准条件下确定的风压称为基本风压。通常有五个条件来规定：
1.标准高度(gāodù)规定
我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)规定：以10m高为标准高度(gāodù)。桥梁设计规范规定：以20m高为标准高度(gāodù)。
2.标准地貌的规定
按照空旷平坦地面3.平均风的时距
平均风速是一定时间间隔内风的平均速度。时距大平均风速小，时距小平均风速大。
我国《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)规定：基本风速的时距为10min；桥梁设计规范规定：基本风速的时距为1－3s。
4.最大风速的样本时间
样本时间对风速的影响比较(bǐjiào)大，影响我国建筑结构设计的台风和季风每年季节性的重复，我国规定最大风速的样本时间为一年。
5.基本风速的重现期
它是若干年内的最大风速，大于该值风速的时间间隔，称为重现期。我国建筑结构设计时重现期为50年；桥梁结构设计为100年。非标准条件下风速(fēnɡsù)或风压的换算
1.非标准高度的换算
2.非标准地貌的换算(huànsuàn)
图3－4为典型不同地貌下风速随高度的变化图

表3－4各种地貌条件下风速变化指数，梯度风高度HT的参考值。3.风压高度变化系数
概念：把任意粗糙度任意高度处的风压wa(z)与标准粗糙度下标准高度处的基本风压wo之比称为风压高度变化系数μz(z)。

我国《建筑结构荷载规范》考虑设计使用的方便，综合用风压高度变化系数来考虑不同高度、不同地貌(dìmào)的影响。根据地貌(dìmào)类别（A、B、C、D类见P55)和高度按表3－5采用。/4.不同时距的换算
根据统计得出不同时距与10min时距风速(fēnɡsù)的平均比值见表3－6。3.3结构抗风计算的几个(jǐɡè)重要概念2.风效应
有风力产生的结构位移、速度、加速度统称为结构的风效应。
顺风(shùnfēng)向平均风和脉动风
根据实测资料可得到顺向风速的时程曲线，见图3－6。包括两种成分即长周期成分（称为平均风、稳定风）和短周期成分（脉动风、阵风）。
1.平均风：周期大于结构的自振
周期，动力作用小，可将其视为
等效静力侧向荷载。

2.脉动风：周期接近结构的自振
周期，动力作用大，设计时考虑其动力效应。横风向风振
横风向风具有不稳定的空气动力特性，会产生很大的动力效应，引起结构横向运动。由于结构截面(jiémiàn)形式和雷诺数的不同，漩涡的形成也不同，结构的受力也不同。
1.雷诺数(Re)
是空气流动中，流体质点的惯性力和粘性力之比称为雷诺数。2.漩涡脱落(tuōluò)频率（fs)
当空气流经结构物时，在结构物一定位置形成涡流，以一定的周期脱落(tuōluò)。公式如下：

试验表明：气流脱落(tuōluò)频率或斯托哈罗数与气流的雷诺数有关。3.工程意义
（1)当漩涡(xuánwō)脱落处于亚临界范围时，虽然有可能发生横风向共振，但风速小，作用不严重，设计时采用构造方法加以处理；
（2）当漩涡(xuánwō)脱落处于超临界范围时，不会发生横风向共振，设计时不需作横风的专门处理；
（3）当漩涡(xuánwō)脱落处于跨临界范围时，fs与结构的自振频率接近时，结构会发生剧烈的横风向共振。因此设计横向风验算应成为结构抗风设计特别注意的问题。3.4顺风(shùnfēng)向风效应2.风荷载高度变化系数（见P55表3－5）
3.顺风平均风效应
由于平均风周期大于结构物的周期，动力影响(yǐngxiǎng)小，一般可以视为等效的侧向静荷载。顺风向脉动风效应
脉动风周期接近结构物自振周期，产生(chǎnshēng)动力效应大，按随机振动理论进行计算。
基本思路：建立运动方程
求解风振设计位移求得惯性力（脉动风效应）。
1.运动方程2.脉动风作用(zuòyòng)下结构位移
用振型分解法求解运动方程，由于结构的阻尼一般较小，各振型的相关性较弱，一般第一振型主要作用(zuòyòng)，可解得在脉动风作用(zuòyòng)下，结构