《荷载与结构设计方法》第4章风荷载剖析.pptx

第4章 风荷载 风的基本知识 风压 顺风向结构风效应 横风向结构风效应 扭转风振 风荷载组合工况 风的基本知识 2 第4章 风荷载  风压，水平力 风振，包括顺风向风振和横风向风振 风对建筑物的影响： 风的形成 两类性质的风 风力等级 风压-基本风速 3 第4章 风荷载  空旷平坦地面 距离地面10m高 取10min平均风速作为一个样本 取1年内的最大样本作为年最大风速 取50年或100年内最大的年最大风速，作为基本风速 对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压按100年重现期的风压值采用（60m） 标准条件： 风压-基本风速 4 第4章 风荷载  思考：时距越大，平均风越大还是越小？Why? 风荷载影响因素——时距 风压-基本风速 5 第4章 风荷载  随高度增加而增大，地面越粗糙，加速度越慢 风荷载影响因素——高度、地面粗糙度 风压-基本风速 6 第4章 风荷载  A：近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 B：田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇 C：有密集建筑群的城市市区 D：有密集建筑群且房屋较高的城市市区 地面粗糙度四中分类： 风压-基本风速 7 第4章 风荷载  重现期越长，风速越大，风压也越大 哈尔滨：10年—0.35，50年—0.55，100年—0.70 风荷载影响因素——重现期 风压-基本风速 8 第4章 风荷载  时距越大，风速越小 高度越大，风速越大（梯度风高度范围内） 地面越粗糙，风速越小 重现期越长，风速越大 风荷载影响因素总结： 风压-风速与风压的关系 9 第4章 风荷载  理想状态： 风压-风速与风压的关系 10 第4章 风荷载  风压-基本风压的采用 11 第4章 风荷载  按新版《高规》的规定，超过60m的高层建筑，在计算风荷载作用下构件的承载力时，风压值取基本风压的1.1倍；在计算风荷载作用下结构或构件的变形时，风压值仍取基本风压。 风压-山区基本风压 12 第4章 风荷载  山峰和山坡，顶部B处的修正系数： 山间盆地、谷地等闭塞地形，取η＝0.75~0.85；对于与风向一致的谷口、山口，取η＝1.20~1.50。 风压-远海海面和海岛风压 13 第4章 风荷载  距海岸距离（km） ＜40 40~60 60~100 修正系数η 1.0 1.0~1.1 1.1~1.2 海面上的摩擦力比陆地小，风速大 海陆温差，空气对流，增大了海边的风速 思考：海面风大还是陆地风大？ 风压-风压高度变化系数 14 第4章 风荷载  梯度风高度：风速从地面到高空，逐渐增大，直至某一高度趋于稳定，这个高度即为梯度风高度。 风压高度变化系数：任一高度、任一地貌条件下的风压与基本风压的比值，表4-8。 新规范提高了C、D两类地面粗糙度（大城市市区）的梯度风高度，why? 风压-风荷载体型系数：风压分布规律 15 第4章 风荷载  结构物多带棱角→会形成旋涡→风压分布不均 迎风面由于气流正面受阻产生风压力 侧风面和背风面由于旋涡作用引起风吸力 迎风面中部大，侧风面和背风面的角部大 风压-风荷载体型系数：风压分布规律 16 第4章 风荷载  有旋涡的地方可能会产生负压 立面图：迎风面停滞点风压最大，上下均减小 平面图：两侧旋涡不同时脱落会引起横向振动 风压-风荷载体型系数：风压分布规律 17 第4章 风荷载  坡度小,负压；30°,≈0；45°,正压 风压-风荷载体型系数：定义及确定方法 18 第4章 风荷载  理论分析：达不到 实测：浪费时间和财力，且只能在已建的结构物中进行 风洞试验：选测点→实测风压/理想风压→加权平均→风荷载体型系数 定义：建筑物实际风压与理想风压的比值 确定方法： 风压-风荷载体型系数：定义及确定方法 19 第4章 风荷载  选测点，测建筑物表面上顺风向的静风压力，再除以建筑物前方来流风压，即得该点的风压力系数。 各测点系数取加权（类似于柱的从属面积）平均值，得到风荷载体型系数。 风洞试验： 风压-风荷载体型系数：风洞简介 20 第4章 风荷载  哈尔滨工业大学风浪联合实验室 海洋平台风浪试验 人工降雨 风压-风荷载体型系数：风洞简介 21 第4章 风荷载  同济大学汽车风洞实验室 风洞实验室外观 东方明珠塔 风压-风荷载体型系数：风洞简介 22 第