第四章--风荷载ppt课件.ppt

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1、第四章风荷载§4.1风的基本知识§4.2基本风速和基本风压§4.3风压高度变化系数§4.4风荷载体型系数§4.5顺风向风振§4.6恒风向风振§4.7桥梁风荷载§思考题§4.1风的基本知识4.1.1风的形成风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气压力差，空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力。风荷载是工程结构的主要侧向荷载之一，它不仅对结构物产生水平

2、风压作用，还会引起多种类型的振动效应。§4.1风的基本知识4.1.2三类性质的大风1.台风台风是发生在热带海洋上空的一种气旋。在暖热带洋面上空，在合适的环境下，气流产生上升和对流运动。2.季风由于大陆和海洋在一年之中增热和冷却程度不同，在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风。3.雷暴雷暴是指伴有雷鸣和闪电的强对流性天气系统，它是由对流旺盛的积雨云引起的。发生雷暴的必要条件是暖湿空气的上升运动，在高空形成高耸的对流云。根据其发生原因，将雷暴相应地分为热对流性雷暴、地形性雷暴和锋面雷暴。§

3、4.1风的基本知识4.1.3我国的风气候总况§4.1风的基本知识4.1.4风级为了区分风的大小，根据风对地面(或海面)物体的影响程度将风划为若干等级。风力等级（windscale）简称风级，是风强度的一种表示方法。国际通用的风力等级是由英国人蒲福（Beaufort）于1805年拟定的，故又称蒲福风力等级(Beaufortscale)。由于早期人们还没有仪器来测定风速，因此就按照风所引起的现象来划分等级，最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、渔浪等的影响大小，分为13个等级（0～12级）。后来又在原

4、分级的基础上，增加了风速界限，将蒲福风力等级由12级台风扩充到17级，增加为18个等级（0～17级）。表4.1蒲福风力等级表§4.1风的基本知识§4.1风的基本知识§4.1风的基本知识4.1.5风的破坏作用当风速和风力超过一定限度时，就会给人类社会带来巨大灾害。2005年8月23日，卡特里娜飓风在在美国新奥尔良以西地区登陆，登陆时风速达到225km/h（64.4m／s）。§4.1风的基本知识英国Ferrybridge电站有8座冷却塔，每座高116m，直径93m，其中3座在1965年11月1日由于塔

5、群尾流相互干扰风毁。§4.1风的基本知识§4.2基本风速和基本风压4.2.1基本风速风的强度常常用风压来表示，而风压可以根据风速来求出。但是风速随着高度不同，位置越高，风速越大，而且不同的周围环境，风速亦有不同，因而风速随建筑物所在地区的地貌而变化。为了比较不同地区风速的大小，必须对不同地区的地貌、测量风速的高度等有所规定。在规定条件下确定的风速称为基本风速，它是结构抗风设计必须具有的基本数据。根据规定的高度、地貌、时距和样本时间所确定的最大风速的概率分布，按规定的重现期确定基本风速，然后依据风速

6、与风压的关系即可确定基本风压。§4.2基本风速和基本风压基本风速通常应符合以下五个规定：1.标准高度的规定风速随高度而变化。离地面越近，由于地表摩擦耗能大，因而平均风速越小。因此为了比较不同地点的风速大小，必须规定统一的标准高度。由于我国气象台记录风速仪高度大都安装在8～12m之间，因此我国《建筑结构荷载规范》（GB50009--2012）规定以10m高为标准高度，并定义标准高度处的最大风速为基本风速。§4.2基本风速和基本风压2.标准地貌的规定地表越粗糙，例如大城市市中心，风能消耗也越厉害，因而

7、平均风速也就越低。粗糙程度越低，如海岸附近，平均风速很高，空旷平坦地区次之，小城市又次之，大城市市中心最低。由于粗糙度不同，影响着平均风速的取值，因此有必要为平均风速规定一个统一的标准。目前风速仪大都安装在气象台，它一般离城市中心一段距离，且一般周围空旷平坦地区居多，因而我国及世界大多数国家的规范规定，基本风速或风压是按空旷平坦地貌而定的。§4.2基本风速和基本风压3.平均风速的时距风速随时间不断变化，常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准。平均风速与时距的大小有密切关系，如果时距取的很短，例如

8、3s，则平均风速只反映了风速记录中最大值附近的较大数值的影响，较低风速在平均风速中的作用难以体现，致使平均风速较高；相反，如果时距取的很长，例如1天，则必定将一天中大量的小风平均进去，致使平均风速值较低。一般来说，时距越大，平均风速越小；反之，时距越小，则平均风速越大。风速记录表明，10min至1h的平均风速基本上是一个稳定值，若时距太短，则容易突出风的脉动峰值作用，使风速值不稳定。另外，风对结构产生破坏作用需要一定长度的时间或一定次数的往复作用，因此我国《建筑结构荷载规范》（GB