结构力学第三章 风荷载.pptVIP

第4章 风荷载 内容提要 4.1 风的有关知识 4.2 风压 4.3 结构抗风计算的几个重要概念 4.4 顺风向结构风作用 4.5 横风向结构风作用 4.1 风的有关知识 二、两类性质的大风 1、台风（飓风）——大气环流的组成部分，是产生于热带洋面上的一种强烈热带气旋，风向呈逆时针方向旋转，每年夏秋两季出现。 热带洋面存在弱的热带气旋性涡旋，并在合适环境下产生复合气流； 复合气流将大量暖湿空气带到涡旋内部，并产生上升和对流，释放热量； 涡旋中心温度升高，形成暖心 涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降? 低涡增强; ? 复合加强? 更多水汽向中心集中； ? 。。。。。如此循环，逐渐增强； ? 最终形成台风(typoon) 台风分级 2、季风(season wind)——地表性质不同对热的反应不同；与四季有关的风. 冬季:大陆辐射冷却强烈，温度低、气压高；相邻海洋因水的热容量大，故 辐射冷却缓慢，温度比大陆高、气压低。 ? 风从大陆吹向海洋 夏季:大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低 、气压高。 ? 风从海洋吹向大陆 显然，这种类型风的形成与一年四季有关，故称为季风。 三、风级（根据风对地面或海面物体影响程度，风级越大，风速越大） ? 13个等级（0级?12级） 0级 1级 2级 3级 4级 5级 6级 7级 8级 9级 10级 11级 12级 静风 软风 轻风 微风 和风 清劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风 四、我国的风气候总况 台湾、海南和南海诸岛，是我国最大风区。台湾受太平洋台风影响、海南和南海诸岛（以西沙群岛为主）受南海台风影响。 东南沿海是我国大陆上的最大风区。受台风影响，风向：由沿海到大陆。台风登陆后，因受地面摩擦，风速削弱很快，离海岸100km处，约减小一半。 ? 三个特大风区：①湛江到琼海一线以东，主要是太平洋和南海台风影响以及兜风地形所造成；②浙江与福建交界处；③广东与福建交界处。 东北、华北和西北地区北部是我国大陆上的次大风区。受强冷空气活动影响，冷风过境处都出现大风。风向：由北到南。 青藏高原由于海拔高度较高形成较大风区。平均海拔4-5Km。 长江中下游、黄河中下游是小风区。原因：台风和寒潮大风到此已大为减弱。 云贵高原是我国最小风区。原因：处在东亚大气环流的死角，空气经常处于静止状态，加之地形闭塞，故形成最小风区。 在标准大气压（101.325kPa）、常温15℃和绝对干燥的情况下： γ=0.012018kN/m3； 纬度45°处，海平面上的重力加速度为：g=9.8m/s2。 将上述条件代入前述伯努利方程得此时的风压公式： 二、基本风压w0：按规定的高度、地貌、时距等量测的风速所确定的风压。 1.标准高度的规定 风速随高度而变化，离地面越近，因地面摩擦耗能大，平均风速越小。标准高度：建筑结构取离地10米高；桥梁结构取离地20m高。 2. 标准地貌的规定（地面粗糙度） 同一高度处风速还与地面粗糙度（地貌）有关。如大城市中心，建筑物密集、地面粗糙程度高、风能消耗大，风速就低。我国及世界上大多数国家都规定标准地貌为：空旷平坦地貌。 3.公称风速的时距 显然，v0大小与?长短有关，?太短则仅反映最大值附近的较大值影响，突出风的脉动性，不稳定；?太长则将大量小风速平均进去，使最大风速值较低。规定：? =10min 4.最大风速的样本时间 一年（风有季节性，每年重复一次，因此年最大风速最有代表性） 5.基本风速的重现期T0：荷载规范规定：一般结构，T0=50年；高层或高耸结构及对风较敏感的结构，T0应适当提高。桥规:T0=100年. 三、非标准条件时风速或风压的换算 1.非标准高度时 据实测结果分析,确定地貌下平均风速沿高度变化规律可用指数函数描述: α——与地貌粗糙度有关的指数，地面粗糙度越大α值也越大。 据风速风压关系可得到确定地貌下非标高处风压与标高处风压关系： 设标准地貌的基本风速及其测定高度、梯度风高度和风速变化指数分别为v0s、zs、HTs、αs，另一任意地貌下的上述各值分别为v0a、za、HTa、αa，由于相同气压梯度下各类地貌的梯度风速相同，则得： 或 据风速风压关系可得任意地貌下基本风压w0a与标准地貌下基本风压w0关系： PL