荷载与结构设计方法 课件.ppt

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1、张丽丁以兵安徽工业大学工程结构荷载与设计方法（风荷载）Chapter4风的破坏力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上升一、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风的有关知识二、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。。。

2、。。（循环）台风(typoon)台风名字风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识风的有关知识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风的有关知识风压1

3、、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：风压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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风压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）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=v0

4、2/1600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风压风对高楼的危害风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定

5、风荷载标准值的确定风荷载标准值的确定结构抗风计算的几个重要概念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、结构的风力和风效应二、顺风向平均风与脉动风顺风向风速时程曲线平均风→忽略其对结构的动力影响→等效为静力作用（∵风的长周期结构的自振周期）脉动风→引起结构动力响应（∵风的短周期接近结构自振周期）顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应脉动风速vf—短周期成分，周期一般只有几秒钟vfv(t)t结构抗风计算

6、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。结构抗风计算的几个重要概念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

7、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。结构抗风计算的几个重要概念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

8、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