荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計方法第4章 風(fēng)荷載.

1、第4章 風(fēng)荷載n風(fēng)的基本知識風(fēng)的基本知識n風(fēng)壓風(fēng)壓n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)n扭轉(zhuǎn)風(fēng)振扭轉(zhuǎn)風(fēng)振n風(fēng)荷載組合工況風(fēng)荷載組合工況n風(fēng)的基本知識風(fēng)的基本知識2第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 風(fēng)壓，水平力風(fēng)壓，水平力 風(fēng)振，包括順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振風(fēng)振，包括順風(fēng)向風(fēng)振和橫風(fēng)向風(fēng)振風(fēng)對建筑物的影響：風(fēng)對建筑物的影響： 風(fēng)的形成風(fēng)的形成 兩類性質(zhì)的風(fēng) 風(fēng)力等級風(fēng)力等級n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速3第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 空曠平坦地面空曠平坦地面 距離地面距離地面10m高高 取取10min平均風(fēng)速作為一個樣本平均風(fēng)速作為一個樣本 取取1年內(nèi)的最大樣本作為年

2、最大風(fēng)速年內(nèi)的最大樣本作為年最大風(fēng)速 取取50年或年或100年內(nèi)最大的年最大風(fēng)速，作為基本風(fēng)速年內(nèi)最大的年最大風(fēng)速，作為基本風(fēng)速 對風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，基本風(fēng)壓按對風(fēng)荷載比較敏感的高層建筑，基本風(fēng)壓按100年重現(xiàn)年重現(xiàn)期的風(fēng)壓值采用（期的風(fēng)壓值采用（60m）標(biāo)準(zhǔn)條件：標(biāo)準(zhǔn)條件：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速4第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 tv長時距短時距 思考：時距越大，平均風(fēng)越大還是越??？思考：時距越大，平均風(fēng)越大還是越??？Why?風(fēng)荷載影響因素風(fēng)荷載影響因素時距時距n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速5第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 隨高度增加而增大，地面越粗糙，加速度越慢隨高度增加而增

3、大，地面越粗糙，加速度越慢風(fēng)荷載影響因素風(fēng)荷載影響因素高度、地面粗糙度高度、地面粗糙度n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速6第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 A：近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū) B：田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵及房屋田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵及房屋比較比較稀疏稀疏的的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鄉(xiāng)鎮(zhèn) C：有密集建筑群的城市市區(qū)有密集建筑群的城市市區(qū) D：有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)地面粗糙度四中分類：地面粗糙度四中分類：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速7第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 重現(xiàn)期越長，風(fēng)速越大，風(fēng)壓也越大重現(xiàn)期越長，風(fēng)速越大，風(fēng)壓也

4、越大 哈爾濱：哈爾濱：10年年0.35，50年年0.55，100年年0.70風(fēng)荷載影響因素風(fēng)荷載影響因素重現(xiàn)期重現(xiàn)期oTt)(tQ1,50, 1rpn風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)速基本風(fēng)速8第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 時距越大，風(fēng)速越小時距越大，風(fēng)速越小 高度越大，風(fēng)速越大（梯度風(fēng)高度范圍內(nèi)）高度越大，風(fēng)速越大（梯度風(fēng)高度范圍內(nèi)） 地面越粗糙，風(fēng)速越小地面越粗糙，風(fēng)速越小 重現(xiàn)期越長，風(fēng)速越大重現(xiàn)期越長，風(fēng)速越大風(fēng)荷載影響因素總結(jié)：風(fēng)荷載影響因素總結(jié)：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系9第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 流向小股氣流高壓氣幕建筑物壓力線w1aw1w1dAdAd+()wv12

5、2=( )bdl( )222121vgvw理想狀態(tài)：理想狀態(tài)：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系風(fēng)速與風(fēng)壓的關(guān)系10第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 221vw比竇娥還冤比竇娥還冤的某農(nóng)牧學(xué)院的某農(nóng)牧學(xué)院n風(fēng)壓風(fēng)壓- -基本風(fēng)壓的采用基本風(fēng)壓的采用11第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 按新版按新版高規(guī)高規(guī)的規(guī)定，超過的規(guī)定，超過60m的高層建筑，在計算風(fēng)的高層建筑，在計算風(fēng)荷載作用下構(gòu)件的荷載作用下構(gòu)件的承載力承載力時，時，風(fēng)壓值取基本風(fēng)壓的風(fēng)壓值取基本風(fēng)壓的1.1倍倍；在計算風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的在計算風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的變形變形時，時，風(fēng)壓值仍取基風(fēng)壓值仍取基本風(fēng)壓本風(fēng)壓。n風(fēng)壓風(fēng)壓- -山區(qū)

6、基本風(fēng)壓山區(qū)基本風(fēng)壓12第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 山峰山峰和和山坡山坡，頂部頂部B處的修正系數(shù)處的修正系數(shù)：BBCCAAz Hd1d2dd42B2.5tan1Hz1 山間山間盆地盆地、谷地谷地等閉塞地形，取等閉塞地形，取0.750.85；對于與；對于與風(fēng)向一致的谷口、山口，取風(fēng)向一致的谷口、山口，取1.201.50。n風(fēng)壓風(fēng)壓- -遠海海面和海島風(fēng)壓遠海海面和海島風(fēng)壓13第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 距海岸距離（km）40406060100修正系數(shù)1.01.01.11.11.2海面上的摩擦力比陸地小，風(fēng)速大海面上的摩擦力比陸地小，風(fēng)速大海陸溫差，空氣對流，增大了海邊的風(fēng)速海陸溫差，空氣對流

7、，增大了海邊的風(fēng)速 思考：海面風(fēng)大還是陸地風(fēng)大？思考：海面風(fēng)大還是陸地風(fēng)大？n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)14第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 梯度風(fēng)高度：梯度風(fēng)高度：風(fēng)速從風(fēng)速從地面到高空，逐漸增地面到高空，逐漸增大，直至某一高度趨大，直至某一高度趨于穩(wěn)定，這個高度于穩(wěn)定，這個高度即即為為梯度風(fēng)高度梯度風(fēng)高度。 風(fēng)壓高度變化系數(shù)：風(fēng)壓高度變化系數(shù)：任一任一高度高度、任一、任一地貌地貌條件條件下的下的風(fēng)風(fēng)壓壓與與基本風(fēng)壓的比值基本風(fēng)壓的比值，表，表4-8。新規(guī)范提高提高了C、D兩類地面粗糙度（大城市市區(qū)）的梯度風(fēng)高度，why?n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律風(fēng)荷載體型

8、系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律15第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 結(jié)構(gòu)物多帶棱角結(jié)構(gòu)物多帶棱角會形成旋渦會形成旋渦風(fēng)壓分布不均風(fēng)壓分布不均迎風(fēng)面由于氣流正面受阻產(chǎn)生風(fēng)壓力迎風(fēng)面由于氣流正面受阻產(chǎn)生風(fēng)壓力側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面由于旋渦作用引起風(fēng)吸力側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面由于旋渦作用引起風(fēng)吸力迎風(fēng)面中部迎風(fēng)面中部大，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面的角部大大，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面的角部大側(cè)風(fēng)面迎風(fēng)面?zhèn)蕊L(fēng)面背風(fēng)面_+_n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律16第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 有旋渦的地方可能會產(chǎn)生負(fù)壓有旋渦的地方可能會產(chǎn)生負(fù)壓立面圖：迎風(fēng)面停滯點風(fēng)壓最大，上下均減小立面圖：迎風(fēng)面停滯點風(fēng)壓最大，上下均減小

9、平面圖：兩側(cè)旋渦不同時脫落會引起橫向振動平面圖：兩側(cè)旋渦不同時脫落會引起橫向振動旋渦區(qū)尾流區(qū)停滯點駐渦區(qū)n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)壓分布規(guī)律17第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 坡度小坡度小, ,負(fù)壓；負(fù)壓；3030, ,0 0；4545, ,正壓正壓a()b()c()d()+_554530+a()b()c()d()+_554530+n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：定義及確定方法風(fēng)荷載體型系數(shù)：定義及確定方法18第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 理論分析：達不到理論分析：達不到實測：浪費時間和財力，且只能在已建的結(jié)構(gòu)物中進行實測：浪費時間和財力，且只能在已建的結(jié)構(gòu)物

10、中進行風(fēng)洞試驗：選測點風(fēng)洞試驗：選測點實測風(fēng)壓實測風(fēng)壓/ /理想風(fēng)壓理想風(fēng)壓加權(quán)平均加權(quán)平均風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù) 定義：定義：建筑物實際風(fēng)壓與理想風(fēng)壓的比值建筑物實際風(fēng)壓與理想風(fēng)壓的比值確定方法：確定方法：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：定義及確定方法風(fēng)荷載體型系數(shù)：定義及確定方法19第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 選測點，測建筑物表面上順風(fēng)選測點，測建筑物表面上順風(fēng)向的靜風(fēng)壓力，再除以建筑物向的靜風(fēng)壓力，再除以建筑物前方來流風(fēng)壓，即得該點的風(fēng)前方來流風(fēng)壓，即得該點的風(fēng)壓力系數(shù)。壓力系數(shù)。各測點系數(shù)取加權(quán)（各測點系數(shù)取加權(quán)（類似于柱類似于柱的從屬面積的從屬面積）平均值，得到風(fēng)）平均值，得

11、到風(fēng)荷載體型系數(shù)。荷載體型系數(shù)。風(fēng)洞試驗：風(fēng)洞試驗：n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介20第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 哈爾濱工業(yè)大學(xué)風(fēng)浪聯(lián)合實驗室哈爾濱工業(yè)大學(xué)風(fēng)浪聯(lián)合實驗室 海洋海洋平臺風(fēng)浪試驗平臺風(fēng)浪試驗 人工降雨人工降雨n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介21第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室 風(fēng)洞風(fēng)洞實驗室外觀實驗室外觀 東方東方明珠塔明珠塔n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介22第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室n風(fēng)壓

12、風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)洞簡介23第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室同濟大學(xué)汽車風(fēng)洞實驗室n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)24第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 塔克馬海峽大橋塔克馬海峽大橋853m開車體會開船的開車體會開船的感覺感覺19m/s，共振，共振好萊塢拍電影好萊塢拍電影n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)25第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 塔克馬海峽大橋塔克馬海峽大橋新橋新橋n風(fēng)壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)風(fēng)荷載體型系數(shù)：風(fēng)災(zāi)26第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 塔克馬海峽大橋塔克馬海峽大橋新橋新橋n風(fēng)

13、壓風(fēng)壓- -風(fēng)荷載體型系數(shù)：取值風(fēng)荷載體型系數(shù)：取值27第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 圓形：圓形：0.8一般的矩形：一般的矩形：1.3正多邊形：正多邊形：V V形、形、Y Y形、形、弧形等：弧形等：1.4荷載規(guī)范荷載規(guī)范7.3.1條條n/2 . 18 . 0s0.80.8-0.5n風(fēng)壓風(fēng)壓- -群體風(fēng)壓體型系數(shù)群體風(fēng)壓體型系數(shù)28第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 美國硅谷美國硅谷n風(fēng)壓風(fēng)壓- -群體風(fēng)壓體型系數(shù)群體風(fēng)壓體型系數(shù)29第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 中國上海中國上海n風(fēng)壓風(fēng)壓- -群體風(fēng)壓體型系數(shù)群體風(fēng)壓體型系數(shù)30第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 當(dāng)當(dāng)L/B7.5時，增大系時，增大系數(shù)取數(shù)

14、取1.0（不考慮不考慮）當(dāng)當(dāng)L/B3.5時，順風(fēng)向時，順風(fēng)向增大系數(shù)及當(dāng)增大系數(shù)及當(dāng)L/B2.5時時橫風(fēng)向增大系數(shù)按表橫風(fēng)向增大系數(shù)按表4-9取值取值來流風(fēng)向 LBB 同經(jīng)驗表格同經(jīng)驗表格4-9相比，新規(guī)范中的建筑群體相互干擾系相比，新規(guī)范中的建筑群體相互干擾系數(shù)規(guī)定略顯模糊，且數(shù)值偏小數(shù)規(guī)定略顯模糊，且數(shù)值偏小n風(fēng)壓風(fēng)壓- -局部體型系數(shù)局部體型系數(shù)31第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 在角隅、檐口、邊在角隅、檐口、邊棱處和在附屬結(jié)構(gòu)棱處和在附屬結(jié)構(gòu)的部位的部位，局部風(fēng)壓局部風(fēng)壓會超過按風(fēng)荷載體會超過按風(fēng)荷載體型系數(shù)計算出的平型系數(shù)計算出的平均風(fēng)壓均風(fēng)壓。封閉式矩形平面房屋的局部體型系數(shù)封閉式矩

15、形平面房屋的局部體型系數(shù)非直接承受風(fēng)荷載的圍護構(gòu)件的折減系數(shù)非直接承受風(fēng)荷載的圍護構(gòu)件的折減系數(shù)SaDBE/H迎風(fēng)面?zhèn)让?.0-1.4-1.0-0.6SbSaSb5n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -平均風(fēng)與脈動風(fēng)平均風(fēng)與脈動風(fēng)32第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 平均風(fēng)：平均風(fēng)：靜力靜力荷載荷載 脈動風(fēng)：脈動風(fēng)：結(jié)構(gòu)振動結(jié)構(gòu)振動，引起結(jié)構(gòu)引起結(jié)構(gòu)順風(fēng)向振動順風(fēng)向振動的主要原因的主要原因ftt( ) fn順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)33第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 其物理意義與動力系數(shù)相似，用其物理意義與動力系數(shù)相似，用增大系數(shù)增大系數(shù)靜載效應(yīng)靜載效應(yīng)的方式近似考慮振

16、動影響的方式近似考慮振動影響 其大小由隨機振動理論計算得出其大小由隨機振動理論計算得出 設(shè)計時查設(shè)計時查荷載規(guī)范荷載規(guī)范8.4.3條條2z10z121RBgIn順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)34第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 脈動風(fēng)荷載的共振分量因子脈動風(fēng)荷載的共振分量因子R：3/421211)1 (6xxR) 5(301011xwkfxw， x、1、kw、f1分別表示什么意思，如何計算？分別表示什么意思，如何計算？n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)35第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 脈動風(fēng)荷載的背景分量因子脈動風(fēng)荷載的背景分量因子Bz : :，)()

17、(11zzkHBzzxz k、 1、 x、 z、1 (z)、 z (z)分別表示什么意思，如分別表示什么意思，如何計算？何計算？n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)36第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 脈動風(fēng)荷載的空間相關(guān)性系數(shù)脈動風(fēng)荷載的空間相關(guān)性系數(shù): :，豎直方向的相關(guān)系數(shù)豎直方向的相關(guān)系數(shù): :HeHHz60601060/水平方向的相關(guān)系數(shù)水平方向的相關(guān)系數(shù): :BeBBx5050/5010n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)37第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 結(jié)構(gòu)振型結(jié)構(gòu)振型系數(shù)：系數(shù)：，對對順順風(fēng)向響應(yīng)風(fēng)向響應(yīng)一般一般可僅考慮第可僅考慮第1振型的影

18、響振型的影響對對橫橫風(fēng)向的共振響應(yīng)，一般考慮風(fēng)向的共振響應(yīng)，一般考慮4個振型個振型的影響的影響 振型振型：結(jié)構(gòu)在振動中各質(zhì)點的相對位移。結(jié)構(gòu)在振動中各質(zhì)點的相對位移。一階振型一階振型 二階振型二階振型 三階振型三階振型n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)38第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 結(jié)構(gòu)振型結(jié)構(gòu)振型系數(shù)：系數(shù)：， 彎曲型彎曲型：高聳結(jié)構(gòu)（或剪力墻結(jié)構(gòu)）高聳結(jié)構(gòu)（或剪力墻結(jié)構(gòu)） 彎剪型彎剪型：高層建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)以剪力墻的工作為主時高層建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)以剪力墻的工作為主時 剪切型剪切型：低層建筑結(jié)構(gòu)低層建筑結(jié)構(gòu)上大下小比較均勻上小下大n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系

19、數(shù)風(fēng)振系數(shù)39第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 結(jié)構(gòu)基本周期經(jīng)驗公式結(jié)構(gòu)基本周期經(jīng)驗公式高聳結(jié)構(gòu)：高聳結(jié)構(gòu)：，HT)013. 0007. 0(1鋼結(jié)構(gòu)可取高值，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可取低值。對于具體的高聳結(jié)構(gòu)，如煙囪和石油化工塔架，其基本自振周期的計算有更為精確的公式，可參考荷載規(guī)范附錄F.1.2。n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)40第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 結(jié)構(gòu)基本周期經(jīng)驗公式結(jié)構(gòu)基本周期經(jīng)驗公式高層結(jié)構(gòu)：高層結(jié)構(gòu)：，nT)15. 010. 0(1nT)10. 005. 0(132311053. 025. 0BHT3103. 003. 0BHT 鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

20、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架、框剪結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土剪力鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -陣風(fēng)系數(shù)陣風(fēng)系數(shù)41第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ， 陣風(fēng)系數(shù)：陣風(fēng)系數(shù)：在不考慮風(fēng)振系數(shù)時，考慮到瞬時風(fēng)比平在不考慮風(fēng)振系數(shù)時，考慮到瞬時風(fēng)比平均風(fēng)要大所乘的系數(shù)均風(fēng)要大所乘的系數(shù)zI102g110gz陣風(fēng)系數(shù)，可以理解為陣風(fēng)風(fēng)速與平均風(fēng)速的比值。n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值42第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ，承重結(jié)構(gòu)承重結(jié)構(gòu)： wk=zszw0圍護結(jié)構(gòu)：圍護結(jié)構(gòu)：wk=gzslzw0 思考：公式中各系數(shù)的意義是

21、什么？思考：公式中各系數(shù)的意義是什么？n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值43第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ，計算步驟：計算步驟： 確定基本風(fēng)壓確定基本風(fēng)壓 確定風(fēng)荷載體型系數(shù)或局部風(fēng)壓體型系數(shù)確定風(fēng)荷載體型系數(shù)或局部風(fēng)壓體型系數(shù) 確定風(fēng)壓高度變化系數(shù)確定風(fēng)壓高度變化系數(shù) 確定結(jié)構(gòu)基本周期確定結(jié)構(gòu)基本周期 確定脈動風(fēng)荷載的空間相關(guān)系數(shù)確定脈動風(fēng)荷載的空間相關(guān)系數(shù) 確定振型系數(shù)確定振型系數(shù) 確定脈動風(fēng)荷載的背景分量因子確定脈動風(fēng)荷載的背景分量因子 確定脈動風(fēng)荷載的共振分量因子確定脈動風(fēng)荷載的共振分量因子 確定風(fēng)振系數(shù)。確定風(fēng)振系數(shù)。 確定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值確定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值n

22、順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值44第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ，不同高度結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載總值的新舊差異，說明了什么？n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值45第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 例題：例題：， 某鋼筋混凝土框架某鋼筋混凝土框架- -剪力墻結(jié)構(gòu)，質(zhì)量和外形沿高度均勻分布，剪力墻結(jié)構(gòu)，質(zhì)量和外形沿高度均勻分布，截面為正方形，房屋總高度截面為正方形，房屋總高度H=100m，迎風(fēng)面寬度，迎風(fēng)面寬度B=45m，建于，建于C類地區(qū)，基本風(fēng)壓值類地區(qū)，基本風(fēng)壓值w0=0.55kN/m2，求垂直于該建筑物表面上的風(fēng)，求垂直于該建筑物表面上的風(fēng)荷載

23、標(biāo)準(zhǔn)值及建筑物基底彎矩。荷載標(biāo)準(zhǔn)值及建筑物基底彎矩。n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值46第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 解：解：， 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按wk=zszw0計算計算，為，為簡化起見，將建筑物沿高度分為簡化起見，將建筑物沿高度分為10個區(qū)段個區(qū)段，每個區(qū)段的高度均為每個區(qū)段的高度均為10m，取其中點位置，取其中點位置的風(fēng)荷載作為該區(qū)段的平均風(fēng)荷載。由于的風(fēng)荷載作為該區(qū)段的平均風(fēng)荷載。由于該建筑的總高度為該建筑的總高度為100m，基本風(fēng)壓應(yīng)按，基本風(fēng)壓應(yīng)按5 05 0 年 一 遇 風(fēng) 壓 值 的年 一 遇 風(fēng) 壓 值 的 1 . 1 倍 取 用 ，

24、 即倍 取 用 ， 即w0=1.10.55=0.605kN/m210mwk10wk9wk8wk7wk6wk5wk4wk3wk2wk110m10m10m10m10m10m10m10m10mn順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值47第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （1）風(fēng)荷載體型系數(shù)）風(fēng)荷載體型系數(shù)，該高層建筑平面為正方形，高寬比該高層建筑平面為正方形，高寬比D/B=1，s=1.4。（2）風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)由由教材教材表表4-8，根據(jù)場地粗糙度類別為，根據(jù)場地粗糙度類別為C C類，可查出各區(qū)段中點位置類，可查出各區(qū)段中點位置的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，列于表的風(fēng)壓高度

25、變化系數(shù)，列于表4-11中中。n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值48第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （3）風(fēng)振系數(shù)）風(fēng)振系數(shù)，n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值49第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （3）風(fēng)振系數(shù)）風(fēng)振系數(shù)，n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值50第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （3）風(fēng)振系數(shù)）風(fēng)振系數(shù)，n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值51第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （3）風(fēng)振系數(shù)）風(fēng)振系數(shù)，n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值52第第4

26、 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （4）各區(qū)段中點高度處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值各區(qū)段中點高度處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，n順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值53第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 （5）風(fēng)荷載引起的基底彎矩值風(fēng)荷載引起的基底彎矩值，n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)54第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ，n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -考慮對象考慮對象55第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ， 塔架、煙囪、纜索等細長的柔性結(jié)構(gòu)塔架、煙囪、纜索等細長的柔性結(jié)構(gòu)n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -考慮對象考慮對象56第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ， 高層建筑：高層建筑：滿足滿足H150

27、m或或H/B5 高聳結(jié)構(gòu)：高聳結(jié)構(gòu)：滿足滿足H30m或或H/B4n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -雷諾數(shù)雷諾數(shù)57第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 慣性力慣性力與黏性與黏性力：力：，慣性力：慣性力：慣慣性力是流體沖擊在垂直表面所形成的壓力，性力是流體沖擊在垂直表面所形成的壓力，對空氣而言，就是風(fēng)作用在垂直面上所產(chǎn)生的風(fēng)壓力對空氣而言，就是風(fēng)作用在垂直面上所產(chǎn)生的風(fēng)壓力黏性黏性力力：黏黏性性是流體抵抗剪切變形的能力是流體抵抗剪切變形的能力，黏黏性性越大，越大，流體抵抗剪切變形的能力越強流體抵抗剪切變形的能力越強n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -雷諾數(shù)雷諾數(shù)58第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載

28、 ，雷諾數(shù)：雷諾數(shù)：慣性力慣性力/ /黏黏性性力力；此值；此值相同相同，流體動力特性相似流體動力特性相似vD69000Re 流速流速大大時，雷諾數(shù)時，雷諾數(shù)大大，慣性力慣性力起控制作用起控制作用 流速流速小小時，雷諾數(shù)時，雷諾數(shù)小小，黏黏性性力力起控制作用起控制作用 雷諾數(shù)雷諾數(shù)相同相同，流體動力特性，流體動力特性相似相似n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理59第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ， 當(dāng)漩渦脫落的頻率與結(jié)構(gòu)振動頻率接近時，會引起結(jié)當(dāng)漩渦脫落的頻率與結(jié)構(gòu)振動頻率接近時，會引起結(jié)構(gòu)振動，即橫風(fēng)向風(fēng)振構(gòu)振動，即橫風(fēng)向風(fēng)振卡門渦街卡門渦街a()b()B SCABS 層流分離層流分離 旋渦脫落旋渦脫落n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)- -產(chǎn)生機理產(chǎn)生機理60第第4 4章章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載 ，eR 1e5R 40eR eR 1e5R 40eR eR 1e5R 40eR 風(fēng)速很小時，風(fēng)速很小時，Re1，氣流，氣流附著在圓柱體表面，不分離附著在圓柱體表面，不分離 速略大，速略大，5Re40，層流，層流分離，形成旋渦但不脫落分離，形成旋渦但不脫落 風(fēng)速繼續(xù)增大，旋渦脫落，風(fēng)速繼續(xù)增大，旋渦脫落，這種現(xiàn)象稱之為卡門渦街這種現(xiàn)象稱之為卡門渦街n橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)