第六讲：结构抗风计算概念、顺风效应ppt课件.ppt

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1、3.3结构抗风计算的几个重要概念3.3.1结构的风力与风效应：1、风力---作用于物体表面的风压沿表面积分,将得到三种力的成分:顺风向力PD、横风向力PL、扭风力矩PM。2、结构风效应——由风力产生的结构位移、速度、加速度响应。3.3.2顺风向平均风与脉动风：顺风向风速成分长周期成分(10min)短周期成分(几秒)顺风向风效应平均风(稳定风)脉动风(阵风脉动)顺风向风效应特点平均风:对结构的动力影响很小,可等效为静力作用。脉动风：使结构产生动力响应。是引起结构顺风向振动的主要原因。脉动风速一般处理为随机过程[vf(t),t∈T]工程上常假定为零均值正态平稳随机工程。地面粗糙度大的上空地面粗糙度

2、小的上空平均风风速小风速大脉动风脉动风幅值大且频率高脉动风幅值小且频率低3.4顺风向结构风效应3.4.1顺风向平均风效应1、风荷载体型系数（μS)(Style)工程结构物不能理想地使自由气流停滞，而是让气流以不同方式在结构表面绕过，因此需对风压计算公式进行修正，修正系数与结构物的体型有关，称为风荷载体型系数。完全从理论上确定任意受气流影响的物体表面的压力尚做不到。一般通过试验方法（风洞试验、实际测量风压分布）确定μS。脱体外区（伯努利式）（内区）粘性、湍流影响p0+½ρv02=p+½ρv2w=p-p0=(1-v2/v02)½ρv02=μSw0μS=1-v2/v02脱体点压力可按伯努利方程式确定

3、μS=w/w0=w实际/w计算μS查荷载规范表7.3.1验算围护构件及其连接的强度时,采用局部风压体型系数一、外表面正压区-查表；负压区-对墙面,取-1.0;-对墙角边,取-1.8;-屋面局部,取-2.2;-对檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0。二、内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2实用时将同一部位的μS值进行平均，作为该部位的风荷载体形系数代表值VV0或V=0μS〈02、平均风下结构的等效静风压平均风对结构的作用可等效为静力荷载，考虑高度、体型修正，等效静风压为：3.4.1顺风向脉动风效应顺风向脉动风作用下结构的动力响应--风振

4、计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。规范条件：对于基本自振周期T1大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋。在原则上应考虑多个振型的影响。对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及对于高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑（由于频谱比较稀疏，第一振型起到绝对的影响）,均可仅考虑第一振型影响，结构的风荷载可通过风振系数βz计算。将顺风向平均风压与脉动风压之和表达为顺风向总风压w(z)w(z)=β(z)μs(z)μz(z)w0βz=1+ξυφz/μzξ----脉动增大系数（表3

5、-10）υ----脉动影响系数（表3-11、12、13）φz----振型系数（应按实际工程由结构力学计算）例题---顺风向风效应已知城市市区一矩形平面RC高层建筑,平面沿高度保持不变。H=100m,B=33m。基本风压w0=0.44kN/m2，结构自振周期T1=2.5s。求风产生的建筑底部弯矩。为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m高，区段中点位置风荷载值作为该区段的平均风荷载值。解：1、体型系数。迎风面0.8(压），背风面-0.5(吸）顺风向总体型系数μs=1.32、风压高度变化系数μz城市市区、地面粗糙度类别C各区段风压高度及μz值如下+0.8-0.5-0.7-0.7高

6、度1030507090μz0.741.001.251.451.623、风振系数（βz=1+ξυφz/μz）。ξ----脉动增大系数（表3-10）(C类w0×0.62）w0T12=0.44×0.62×2.52=1.705ξ=1.51υ----脉动影响系数（表3-13）H=100m,B=33mH/B=3.03C类υ=0.49φz----振型系数（规范表F1.2）φz1~5=0.02,0.17,0.38,0.67,0.86βz1=1+1.51×0.49×0.02/0.74=1.02βz2=1+1.51×0.49×0.17/1.00=1.126βz3=1+1.51×0.49×0.38/1.25=1.2

7、25βz4=1+1.51×0.49×0.67/1.45=1.342βz5=1+1.51×0.49×0.86/1.62=1.3934、各区段中点高度处风压值()Wk1=1.02×1.3×0.74×0.44=0.43(kN/m2)Wk2=1.126×1.3×1.00×0.44=0.64(kN/m2)Wk3=1.225×1.3×1.25×0.44=0.88(kN/m2)Wk4=1.342×1.3×1.4