荷载与结构设计方法 风荷载课件.pptx

会计学二、两类性质的大风
1、台风
弱的热带气旋性涡旋
辐合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）
低涡增强
辐合加强
。。。。。（循环）
台风(typoon)
台风名字////2、季风(seasonwind)
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）
13个等级（0级12级）（P37，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第二节风压边界条件：2、基本风压w0
按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压
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
=10min第三节结构抗风计算的几个重要概念一、顺风向平均风效应
1、风载体型系数（s）
气流未被房屋干扰前的流速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。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。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
建筑物的风洞尺寸：宽24m、高23m，长530m
模拟风剖面--要求模型与原形的环境风速梯度、紊流强度和紊流频谱在几何上和运动上都相似
风洞试验：委托风工程专家和专门的实验人员
费用较高（国外应用较普遍、国内应用较少）
风洞试验模型分类
（1）刚性压力模型--主要量测建筑物表面的风压力（吸力）
建筑模型材料：采用有机玻璃
建筑模型比例：约1：3001：500
建筑模型本身、周围结构模型以及地形都应与实物几何相似，与风流动有明显关系的特征（建筑外形、突出部分等）都应正确模拟。
风洞试验得到结构的平均压力、波动压力、体型系数。
风洞试验一次需持续60s左右，相应实际时间1h（2）气动弹性模型
对高宽比大于5，需要考虑舒适度的高柔建筑时采用
精确地考虑结构的柔性和自振频率、阻尼的影响。要求模拟几何尺寸、建筑物的惯性矩、刚度和阻尼特性。
（3）刚性高频力平衡模型
模型尺寸较小，1：500量级
将一个轻质材料的模型固定在高频反应的力平衡系统上，可得到风产生的动力效应。
模拟结构刚度或高频力平衡系统
模拟结构刚度的基座杆长约150mm的矩形钢棒与一组很薄的钢棒组合，可测倾覆力矩和扭矩等

？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》GB50009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：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、温度垂直梯度
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和温度垂直梯度
通常认为在离地面高度为300m500m时，风速不再受地面粗糙度的影响，达到“梯度风速”，该高度称为梯度风高度HG
地面粗糙度等级低的地区，其梯度高度比等级高的地区