工程荷载与可靠度设计原理4 风荷载.pptxVIP

第4章 风荷载; 4.1风的基本知识 4.1.1风的形成 风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气压力， 空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。 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。;4.1.2两类性质的大风 1. 台风 台风是发生在热带海洋上空的一种气旋。在暖热带洋面上空，在合适的环境下，气流产生上升和对流运动。 2. 季风 由于大陆和海洋在一年之中增热和冷却程度不同，在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风。;4.1.3风级 为了区分风的大小，根据风对地面(或海面)物体的影响程度将风划为若干等级。风力等级（wind scale）简称风级，是风强度的一种表示方法。 国际通用的风力等级是由英国人蒲福（Beaufort）于1805年拟定的，故又称蒲田风力等级(Beaufort scale )。 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， 最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、渔浪等的影响大小，分为13个等级（0～12级）。 后来又在原分级的基础上，增加了风速界限，将蒲福风力等级由12级台风扩充到17级，增加为18个等级（0～17级）。;表4.1 蒲福风力等级表;4.1.4风的破坏作用 当风速和风力超过一定限度时，就会给人类社会带来巨大灾害。 1973年9月14日，编号为“7314”的强台风在琼海博鳌登陆，登陆时中心风力达到73m／s，也即18级。 2005年8月23日，卡特里娜飓风在在美国新奥尔良以西地区登陆，登陆时风速达到225km/h（64.4m／s）。;;1926年9月美国迈阿密Meyer-kiser大楼（17层钢框架）台风袭击后严重塑性扭曲变形，残余位移竟达0.61m。; 英国Ferrybridge电站有8座冷却塔，每座高116m，直径93m，其中3座在1965年11月1日由于塔群尾流相互干扰风毁。; 美国华盛顿州Tacoma大桥毁于风振，该桥为跨度853m悬索桥， 1940年在建成后不到4个月，在风速19m/s的大风中，由于振颤而风力失稳。;上海杨浦大桥缆索的涡振和风雨振使得索套破坏;风毁桥梁表; 2007年7月29日下午，郑州市区瞬时大风吹倒郑州市文化路的巨幅广告牌。将4辆奇瑞轿车全部压在身下，砸塌了另外2辆轿车的车顶。倒塌的广告牌下，停放着10多辆展销轿车。;2006年“桑美”台风，最大风速68.3m/s,大树风吹折断;台风“桑美”造成的破坏;台风“海棠”登陆 我国东南沿海;4.2 基本风速和基本风压 4.2.1基本风速 风的强度常用风速表示，各气象台站记录下的多为风速资料。确定作用于工程结构上的风荷载时，必须依据当地风速资料确定基本风压。 基本风速通常按以下规定的条件定义： （1）风速高度 风速随高度而变化，离地表越近，摩擦力越大，因而风速越小。《荷载规范》对房屋建筑取为距地面10m为标准高度；公路《桥规》对桥梁工程取为距地面20m为标准高度。 （2）地形地貌 同一高度处的风速与地貌粗糙程度有关，地面粗糙程度高，风能消耗多、风速则低。测定风速处的地貌要求空旷平坦，应远离城市，城市中心地区房屋密集对风的阻碍及摩擦均大。; 机械风速仪;机械风速仪; （3）测量时距 风速随时间不断变化，常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准。时距太短，易于突出风的脉动峰值作用；时距太长，势必把较多的小风平均进去，致使最大风速值偏低。根据我国风的特性，大风约在1min重复一次，风的卓越周期约为1min，如取10min时距，可覆盖10个周期的平均值，在一定长度的时间和一定次数的往复作用下，才有可能导致结构破坏。 （4）风速样本 由于气候的重复性，风有着它的自然周期，我国和世界上绝大多数国家一样，取年最大风速记录值为统计样本。 （5）重现期 取年最大风速为样本可获得各年的最大风速，每年的最大风速值是不同的，为一随机变量。工程设计时，一般应考虑结构在使用过程中几十年时间范围内可能遭遇到的最大的风速。该最大风速不是经常出现，而是间隔一段时间后再出现，这个间隔时间称为重现期。; 设重现期为T0年，则1/T0为超过设计最大风速的 概率，因为不超过该设计最大风速的概率或保证率 p0 应为：; 4.2.2 基本风压 根据以上规定可求出在空旷平坦的地面上，离地面10m高，经统计所得的50年一遇的10min平均最大风速。风速和风压之间的关系可由流体力学中的伯努利方程得到，自由气流的风速产生的单位面积上的风压力为：