標籤: 暫無標籤

風荷載,也稱風的動壓力,是空氣流動對工程結構所產生的壓力。風荷載ш與基本風壓、地形、地面粗糙度、距離地面高度,及建築體型等諸因素有關。

1 風荷載 -風荷載

 

2 風荷載 -正文

  也稱風的動壓力,是空氣流動對工程結構所產生的壓力。風荷載ш與基本風壓、地形、地面粗糙度、距離地面高度,及建築體型等諸因素有關,通常可按下式確定

風荷載

式中w0為基本風壓;μz為風壓高度變化係數;μs為風載體型係數;βz為風振係數。
  中國的地理位置和氣候條件造成的大風為:夏季東南沿海多颱風,內陸多雷暴及雹線大風;冬季北部地區多寒潮大風。其中沿海地區的颱風往往是設計工程結構的主要控制荷載。颱風造成的風災事故較多,影響範圍也較大。雷暴大風可能引起小範圍內的風災事故。
  基本風壓  中國規定的基本風壓w0以一般空曠平坦地面、離地面10米高、風速時距為10分鐘平均的最大風速為標準,按結構類別考慮重現期(一般結構重現期為30年,高層建築和高聳結構為50年,特別重要的結構為100年),統計得最大風速v(即年最大風速分佈的96.67%分位值,並按w0ρv2/2確定。式中ρ為空氣質量密度;v為風速)。根據統計,認為離地面10米高、時距為10分鐘平均的年最大風壓,統計分佈可按極值I型考慮。
  基本風壓因地而異,在中國的分佈情況是:台灣和海南島等沿海島嶼、東南沿海是最大風壓區,由颱風造成。東北、華北、西北的北部是風壓次大區,主要與強冷氣活動相聯繫。青藏高原為風壓較大區,主要由海拔高度較高所造成。其他內陸地區風壓都較小。
  風速  風速隨時間不斷變化(圖1),在一定的時距Δt內將風速分解為兩部分:一部分是平均風速的穩定部分;另一部分是指風速的脈動部分。為了對變化的風速確定其代表值作為基本風壓,一般用規定時距內風速的穩定部分作為取值標準。

風荷載風荷載

  平均時距  按風速記錄為確定最大平均風速而規定的時間間隔(圖1)。規定的時距愈短,所得的最大平均風速愈大,也即基本風壓愈大。當前世界各國所採用的平均時距標準並不一致,例如,中國時距取10分鐘,蘇聯取2分鐘,英國根據建築物或構件的尺寸不同,分別取3秒、5秒和15秒,日本取瞬時。美國以風程1609.3米(1英里)作為確定平均風速的標準,這相當於對不同風速取不同的平均時距。因而各國基本風壓值的標準也有差別。
  風壓高度變化係數  從某一高度的已知風壓(如高度為10米的基本風壓),推算另一任意高度風壓的係數。風壓高度變化係數隨離地面高度增加而增大,其變化規律與地面粗糙度及風速廓線直接有關。設計工程結構時應在不同高度處取用對應高度的風壓值。
  地面粗糙度  地面因障礙物形成影響風速的粗糙程度。風(氣流)在接近地面運動時,受到樹木、房屋等障礙物的摩擦影響,消耗了一部分動能,使風速逐漸降低。這種影響一般用地面粗糙度衡量。地面粗糙度愈大,同一高度處的風速減弱愈顯著。一般地面粗糙度可由小而大列為水面、沙漠、空曠平原、灌木、村、鎮、丘陵、森林、大城市等幾類。
  風速廓線  風速隨高度的變化曲線(圖2)。風速通常隨離地面高度增大而增加。增加程度主要與地面粗糙度和溫度梯度有關。達到一定高度后,地面的摩擦影響可忽略不計,該高度稱為梯度風高度。梯度風高度隨地面粗糙度而異,一般約為300~500 米。梯度風高度以內的風速廓線一般可用指數曲線風荷載表示,式中vz為在高度z處的風速;v1為在高度z1處的已知風速;α為指數,α值從1/3~1/10,對於空曠平原α值約為1/7。

風荷載風荷載

  風載體型係數  也稱空氣動力係數,它是風在工程結構表面形成的壓力(或吸力)與按來流風速算出的理論風壓的比值。它反映出穩定風壓在工程結構及建築物表面上的分佈,並隨建築物形狀、尺度、圍護和屏蔽狀況以及氣流方向等而異。對尺度很大的工程結構及建築物,有可能並非全部迎風面同時承受最大風壓。對一個建築物而言,從風載體型係數得到的反映是:迎風面為壓力;背風面及順風向的側面為吸力;頂面則隨坡角大小可能為壓力或吸力。
  風振  風的脈動部分對高聳結構所引起的動態作用。一般結構對風力的動態作用並不敏感,可僅考慮靜態作用。但對於高聳結構(如塔架、煙囪、水塔)和高層建築,除考慮靜態作用外,還需考慮動態作用。動態作用與結構自振周期、結構振型,結構阻尼和結構高度等因素有關,可將脈動風壓假定為各態歷經隨機過程按隨機振動理論的基本原理導出。為方便起見,動態作用常用等效靜態放大係數,即風振係數的方式與靜態作用一併考慮。

 

3 風荷載 -配圖

 

4 風荷載 -相關連接

上一篇[櫻心美]    下一篇 [水晶宮]

相關評論

同義詞:暫無同義詞