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1、第三章第三章 风荷载风荷载飓风、台风飓风、台风，对建筑物造成严重破坏。，对建筑物造成严重破坏。1ppt课件课件3.1 风的有关知识风的有关知识 一、风的形成一、风的形成 风是空气从气压大的地方向气压小的地方风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动流动而形成的。而形成的。二、两类性质的大风二、两类性质的大风1、台风（飓风）、台风（飓风）热带海洋上空产生的一种热带海洋上空产生的一种气旋气旋2、季风、季风 冬季：大陆冷，海洋暖，风：大陆冬季：大陆冷，海洋暖，风：大陆海洋海洋 夏季：大陆热，海洋冷，风：海洋夏季：大陆热，海洋冷，风：海洋大陆大陆2ppt课件课件 三、我国的风气候总况三、我国的风气候总况
2、风力风力大大小小台湾、海南、南海诸岛台湾、海南、南海诸岛东南沿海地区东南沿海地区东北、华北、西北地区东北、华北、西北地区青藏高原青藏高原长江中下游、黄河中下游地区长江中下游、黄河中下游地区云贵高原云贵高原3ppt课件课件 四、风力等级四、风力等级风力等级表风力等级表3-1 风力等级简称风级，是风强度（风力）的一种表示方法。国际通用风力等级简称风级，是风强度（风力）的一种表示方法。国际通用的风力等级是由英国人蒲福（的风力等级是由英国人蒲福（Beaufort）于）于1805年拟定的，故又称为年拟定的，故又称为“蒲福风力等级蒲福风力等级”。它最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、海浪等的影响大小分它
3、最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、海浪等的影响大小分为为012级，共级，共13级。级。风速越大，风级越大。风速越大，风级越大。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。来划分等级。4ppt课件课件5ppt课件课件 2004年从国际空间站拍摄的年从国际空间站拍摄的飓风飓风“伊万伊万”云图云图 风速在风速在200km/h以上以上6ppt课件课件飓风飓风“伊万伊万”摧毁的房屋摧毁的房屋7ppt课件课件 超高层结构超高层结构、高耸结构高耸结构、桥梁桥梁、大型公共项目大型公共项目等，必要时需进行风等，必要时需进行风
4、洞试验，测试风荷载对结构的作用，洞试验，测试风荷载对结构的作用，从而为结构设计提供依据。从而为结构设计提供依据。8ppt课件课件3.2 风压风压风压的定义风压的定义：当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁：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，即风压。等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力，即风压。风速风速风压风压 主要侧向荷载之一主要侧向荷载之一 水平风压（静力作用）水平风压（静力作用）振动效应（动力作用）振动效应（动力作用）风风荷荷载载依据当地依据当地风速资料风速资料确定确定基本风压基本风压9ppt课件课件 一、风速一、风速与风压与风压的
5、关系（由流体力学中的伯努利方程得到）的关系（由流体力学中的伯努利方程得到）不同的地理位置，大气条件是不同的，不同的地理位置，大气条件是不同的，和和g值也不相同。值也不相同。为了比较不同地区风压的大小，必须对测量高度、地貌环境进行为了比较不同地区风压的大小，必须对测量高度、地貌环境进行统一规定。统一规定。测量高度测量高度地貌环境地貌环境基本风速（抗风设计的基本数据）基本风速（抗风设计的基本数据）10ppt课件课件全国各城市的全国各城市的基本风压基本风压值值全国全国672个地点的基本气象台（站）个地点的基本气象台（站）11ppt课件课件 二、基本风压二、基本风压w0 基本风压基本风压：观测场地：观
6、测场地空旷平坦地面空旷平坦地面上，上，离地离地10m高高，用风速仪测，用风速仪测得得10min平均风速资料平均风速资料统计分析确定统计分析确定50年一遇年一遇的基本风速的基本风速v0（m/s）得到当地的基本风压值得到当地的基本风压值w0（kN/m2）。基本风压基本风压按规范表格给出的按规范表格给出的50年一遇年一遇的风压值采用，但的风压值采用，但不得小于不得小于0.3kNm2。对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构（自重较轻的钢木主体结构）他结构（自重较轻的钢木主体结构），这类结构风荷载很重要，计算，这类结构风荷载很重要，计算风荷载的
7、各种因素和方法还不十分确定，因此基本风压应适当提高，风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。并应由有关的结构设计规范具体规定。12ppt课件课件 一、结构的风力和风效应一、结构的风力和风效应风速风速在建筑物表面在建筑物表面风压风压风力风力（三个分量）（三个分量）风流经建筑物所产生的风流经建筑物所产生的风力风力沿表面积分沿表面积分 风效应风效应：由风力产生的结构内力、位移、速度、加速度响应等。一般情况：由风力产生的结构内力、位移、速度、加速度响应等。一般情况下风扭力矩数值很小，下风扭力矩数值很小，工程上可不予考虑工程上可不予考虑，仅当结构有较
8、大偏心时，才计及风扭，仅当结构有较大偏心时，才计及风扭力矩的影响。力矩的影响。顺风向风力顺风向风力和和横风向风力横风向风力是结构设计主要考虑的对象。是结构设计主要考虑的对象。P533.5 结构抗风计算的几个重要概念结构抗风计算的几个重要概念顺风向风力：顺风向风力：PD横风向风力：横风向风力：PL扭风力矩：扭风力矩：PM13ppt课件课件 二、二、顺风向顺风向风荷载标准值风荷载标准值 垂直于建筑物表面垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算：上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算：当计算当计算主要承重结构主要承重结构时：时：P61（3-25）查表查表14ppt课件课件1、风压高
9、度变化系数、风压高度变化系数 z 风速会受到地面建筑物的摩擦而减小，风速随离地面高度增加而风速会受到地面建筑物的摩擦而减小，风速随离地面高度增加而增大，通常认为在离地面高度增大，通常认为在离地面高度300m550m时，风速不再受时，风速不再受地面粗糙度地面粗糙度的影响，也即达到所谓的影响，也即达到所谓“梯度风速梯度风速”，该高度称之为梯度风高度，该高度称之为梯度风高度HT。P46不同不同地面粗糙度地面粗糙度影响下的影响下的风速风速剖面图剖面图550由图可知：由图可知：1、大城市市区、城市市、大城市市区、城市市区、乡镇和郊区及开阔区、乡镇和郊区及开阔水面和沙漠的粗糙度依水面和沙漠的粗糙度依次减小
10、。次减小。2、地面越粗糙，、地面越粗糙，风速变风速变化越慢，化越慢，HT越大。越大。3、反之，地面越平坦，、反之，地面越平坦，风速变化越快，风速变化越快，HT越小。越小。4、一般大城市市区、一般大城市市区HT为为550m；城市市区；城市市区HT为为450m；乡镇和城市郊区；乡镇和城市郊区HT为为350m；开阔水面和；开阔水面和沙漠沙漠HT为为300m。15ppt课件课件建筑结构建筑结构荷载规范荷载规范将地面粗糙度将地面粗糙度分成分成A B C D四类四类。P48地面粗糙度类别划分地面粗糙度类别划分A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类：指
11、田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。观测场观测场地地空旷平坦地面空旷平坦地面上上，离地离地10m高高B类类16ppt课件课件风压高度变化系数风压高度变化系数 z的取值方法的取值方法表表3-5 风压高度变化系数风压高度变化系数z17ppt课件课件表表3-5 风压高度变化系数风压高度变化系数z由图可知：由图可知：1、大城市市区、城市市区、乡镇和郊区及开阔水面和沙漠的粗糙度依次
12、减小。、大城市市区、城市市区、乡镇和郊区及开阔水面和沙漠的粗糙度依次减小。2、地面越粗糙，、地面越粗糙，风速变化越慢，风速变化越慢，HT越大。越大。3、反之，地面越平坦，、反之，地面越平坦，风速变化越快，风速变化越快，HT越小。越小。4、一般大城市市区、一般大城市市区HT为为550m；城市市区；城市市区HT为为450m；乡镇和城市郊区；乡镇和城市郊区HT为为350m；开阔水面和沙漠开阔水面和沙漠HT为为300m。18ppt课件课件 二、二、顺风向顺风向风荷载标准值风荷载标准值 垂直于建筑物表面垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算：上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算：当
13、计算当计算主要承重结构主要承重结构时：时：P61建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范19ppt课件课件2、风荷载体型系数、风荷载体型系数 s 它描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律（压力或吸力），主要与它描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律（压力或吸力），主要与房屋的房屋的体型和尺度有关体型和尺度有关，由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题，对于，由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题，对于不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验测得。不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验测得。20ppt
14、课件课件迎风面墙迎风面墙受压力受压力21ppt课件课件屋顶屋顶受吸力受吸力22ppt课件课件侧墙侧墙受吸力受吸力23ppt课件课件背风面墙背风面墙受吸力受吸力24ppt课件课件单层双坡屋面单层双坡屋面房屋房屋各个面各个面上的风力分布上的风力分布垂直指向垂直指向建筑物表面的产生建筑物表面的产生压力压力垂直离开垂直离开建筑物表面的产生建筑物表面的产生吸力吸力25ppt课件课件如图，风流经房屋时对房屋的作用，如图，风流经房屋时对房屋的作用，迎风迎风面面为为压力压力（用（用“+”号表示），号表示），侧风面侧风面及及背风面背风面为为吸力吸力（用（用“-”号表示），由于存号表示），由于存在涡流，各个面上的
15、风压分布并非均匀。在涡流，各个面上的风压分布并非均匀。风风迎迎背背侧侧侧侧 当风流经房屋时，对房屋的不同部位会产生不同的效果。有当风流经房屋时，对房屋的不同部位会产生不同的效果。有压力压力也有也有吸力吸力。空气流动还会产生涡流，对房屋局部会产生较大的压力或吸力。空气流动还会产生涡流，对房屋局部会产生较大的压力或吸力。风对房屋表面的作用力有压力和吸力；风对房屋表面的作用力风对房屋表面的作用力有压力和吸力；风对房屋表面的作用力并非均匀并非均匀；且；且随房屋的随房屋的体型及尺度体型及尺度而改变。而改变。26ppt课件课件 风荷载的体形系数风荷载的体形系数s涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题
16、，对涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题，对于不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，于不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验一般均应由试验确定确定，鉴于原型实测方法对结构设计的不现实性，目前只能采用相似原理，对拟，鉴于原型实测方法对结构设计的不现实性，目前只能采用相似原理，对拟建的建筑物模型进行测试。建的建筑物模型进行测试。为了为了实用性实用性考虑，考虑，建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范2012给出了给出了39项项不同类型建筑物的不同类型建筑物的结构体型及其结构体型及其体型系数体型系数s，这些都是根据国内外的试验资料和国外规范中的建议，这些都是根据国内外的试验资料和国外规范中的建议性规定整理而成，当建筑物与表中列出的性规定整理而成，当建筑物与表中列出的体型类同体型类同时可时可参考应用参考应用。风风迎迎背背侧侧侧侧27ppt课件课件8.3.1房屋和构筑物的风荷载体型系数，可按下列规定采用：房屋和构筑物的风荷载体型系数，可按下列规定采用：1、房屋和构筑物与表、房屋和构筑物与表8.3.1中的体型类同时，可按表中的体型类同时，可按表8.3.
