【精品课件】高层建筑第三讲-结构抗风设计
高层建筑结构设计(共44张PPT)
02
高层建筑结构体系与选型
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框架结构体系
优点
建筑平面布置灵活，能获得大空 间；建筑立面也容易处理；结构 自重轻，计算理论也比较成熟，
在一定高度范围内造价较低。
缺点
框架结构本身柔性较大，抗侧力 能力较差，在风荷载作用下会产 生较大的水平位移，在地震荷载 作用下则表现为较大的层间位移
造措施等。
特别注意
高层建筑结构施工图审查应加 强对复杂节点的审查和把控。
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常见问题及解决方案
常见问题
01
荷载取值不准确、结构选型不合理、构造措施不完善
等。
解决方案
02 加强设计人员培训，提高设计水平；引入专家咨询，
优化设计方案；严格执行审查制度，确保设计质量。
特别注意
03
针对高层建筑结构特点，应特别注意解决风荷载、地
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设计流程与规范
设计流程
前期准备、方案设计、初步设计、施 工图设计、施工配合等阶段。
设计规范
遵循国家相关建筑设计规范、高层建 筑结构设计规范等，确保设计的安全 性和合规性。
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结构选型
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框架结构
由梁和柱组成的框架来承 受竖向和水平荷载。
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偶然荷载
包括地震作用、爆炸力、撞击力等 ，是偶然事件引起的荷载。
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水平荷载与效应
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风荷载
高层建筑受到的风荷载较大，需要考虑风压高度变化系数、风荷 载体型系数等。
地震作用
地震时地面运动对结构产生的水平惯性力，需要考虑地震烈度、 场地类别、结构自振周期等因素。
高层建筑结构的抗风设计
高层建筑结构的抗风设计高层建筑在现代城市中随处可见，其挺拔的外形和巨大的体量给城市增添了独特的景观。
然而，由于地处风力较大的区域或者建筑本身的高度，高层建筑的抗风设计变得尤为重要。
本文将介绍高层建筑抗风设计的重要性、设计原则和一些常用的抗风措施。
一、高层建筑抗风设计的重要性由于高层建筑的高度和体量较大，容易受到风的侵袭。
强风对建筑物的影响主要有两个方面：一是风力作用产生的压力、抗力和振动，可能导致结构破坏；二是风载荷对建筑物产生的侧向力和扭矩，可能引发倾覆和侧倒。
因此，高层建筑的抗风设计至关重要，直接关系到其安全性和可靠性。
二、高层建筑抗风设计的原则1. 强度与刚度相匹配原则：高层建筑的抗风设计应确保结构足够坚固和刚性，以承受风的作用力。
结构的强度和刚度应与风荷载相匹配，避免过于保守或不足的设计，从而实现最佳的抗风效果。
2. 正确分析风荷载原则：高层建筑的抗风设计需要准确分析风荷载的作用机理和大小。
根据建筑物的地理位置、高度、形状等特点，合理选取适用的风荷载标准，并综合考虑各个方向上的荷载作用，确保设计的科学性和合理性。
3. 整体系统性原则：高层建筑的抗风设计需要将结构系统作为一个整体来考虑，包括主体结构、防风墙、剪力墙等组成部分。
各个组成部分应通过合理的布置和协同作用来提高整体系统的抗风性能，防止局部强度不足而导致的结构损坏。
三、高层建筑抗风措施1. 增加结构抗风强度：采用高强度的材料，增加结构的抗风强度。
例如，使用高强度混凝土和钢材作为建筑物的主要构件材料，提高整体的刚度和稳定性。
2. 优化建筑形状：合理设计建筑物的形状，减小风阻力。
通过调整建筑物的平面布置和立面形态，减小建筑表面的投影面积，降低风的作用力。
3. 设置防风墙和剪力墙：在高层建筑的立面或者内部设置防风墙和剪力墙，增加建筑物的抗风能力。
防风墙可以减小横向风荷载对建筑的冲击，而剪力墙则可以提高结构的承载能力。
4. 引入阻尼器和减振器：在高层建筑中引入阻尼器和减振器，用于吸收和分散风力作用引起的结构振动能量，保证建筑物的稳定性和舒适性。
高层建筑结构的抗风设计
高层建筑结构的抗风设计一、前言当前，我国高层建筑的高度不断增加，加之全球气候和环境问题，使得高层建筑抗风设计受到人们的广泛关注。
二、高层建筑抗风的研究方法结构抗风性能研究的主要方法有风洞试验、CFD数值模拟、理论分析和现场实测四种。
1、风洞试验方法风洞试验，即在大气边界层风洞中用模型试验来模拟实际结构在风的作用下静力和动力效应。
常用的风洞试验方法包括刚性模型测压试验、高频动态天平试验、节段模型测力试验、节段模型测振试验和气动弹性模型试验等。
刚性模型测压试验也就是按照外形几何相似的原则，以一定缩尺比例制作测压模型进行风洞测压试验。
这种试验方法是一种结构表面上的所有压力测点的同步压力测试法，它要求所有测点同步测试，结构响应的计算可以考虑多模态的影响，但较多测点的同步测试需要较好的试验测试设备。
高频动态天平试验得到理想状态下的结构响应，较容易实现，在高层建筑模型的风洞试验中该方法应用较广，但是它只能考虑一阶直线型模态，不能考虑高阶模态影响，一般只能从理论上进行修正或加入一定的假定来弥补试验的不足。
节段模型测力试验和节段模型测振试验一般使用刚性或弹性支座模型，通常用于桥梁结构，也可以用于其它细长形状的结构。
气动弹性模型试验能够全面考虑结构和气流的相互耦合作用，较为真实地反映结构在大气边界层中的动力响应形式，是进行结构风致响应研究的一种重要手段，但是模型制作和试验都比较复杂。
2、计算流体力学数值模拟的方法CFD数值模拟，即应用计算流体力学(CFD)技术在计算机上模拟建筑物周围的风压场变化并求解建筑物结构表面的风荷载分布。
它拥有直接模拟实际风环境的能力，但是，建筑物位于大气边界层中，气流在大气边界层中的流动状态十分复杂，往往是计算流体力学中最难模拟的内容。
同时，钝体建筑物周围流场也十分复杂，它是由撞击、分离、回流、环绕和旋涡等组成的，因此就目前来说，CFD 数值模拟方法还是无法替代风洞试验。
3、现场实测的方法现场实测是一种最直接的研究方法，除了对场地风场和建筑表面风压进行直接测量外，还可以在建筑物表面用传感器测量结构响应，可以用来对其他方法(风洞试验、数值模拟和理论分析)得到的结果进行验证。
高层建筑结构设计3PPT课件
④对于V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑； L形、槽形及高宽比H/B大于4的十字形平面建筑；高宽比 H/B大于4长宽比L/B大于1.5的矩形和鼓形平面建筑，其 风荷载体型系数为1.4. ⑤在需要更细致进行风荷载计算的情况下，可按《荷载 规范》附录采用，或由风洞试验确定。
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3.2.1风荷载标准值及基本风压
如何确定风荷载标准值?
W k zszW 0
W 0 ——基本风压值；
Z ——风压高度变化系数； S ——风载体型系数；
Z ——风振系数。
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*.什么是风荷载基本风压?
• 它应根据《荷载规范》中附表D．4采用， 但不得小于0.3kN/m2。
• 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层 建筑(60m以上),其基本风压值应按l00年重 现期的风压值采用。
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* 高层建筑活荷载的规定
1）高层建筑楼面活荷载按《建筑结构荷载规 范》(GB50009—2001)取用。
2) 设计楼面梁，墙、柱及基础时，楼面活荷载 标准值应乘以规定的折减系数。活荷载的折 减系数按《荷载规范》。
3）施工活荷载取1-1.5kN/m2 。 4）旋转餐厅轨道和驱动设备的自重应按实际
• B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； • D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区.
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如何考虑风载的动力效应?
• 风对建筑结构的作用是不规则的，通常把 风作用的平均值看成稳定风压(即平均风压)， 实际风压是在平均风压上下波动的。平均 风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风 压使建筑物在平均侧移附近振动。
高层建筑结构设计抗震抗风设计
抗风设防目标与性能要求
抗风设防目标
抗风设计的目标是确保高层建筑在风荷载作用下具有足够的稳定性和安全性。具体设防标准需根据当地气候条件、 建筑重要性和使用功能等因素确定。
性能要求
高层建筑抗风性能要求包括结构强度、刚度、稳定性和舒适度等方面。设计时需确保结构在风荷载作用下不发生 破坏或过大变形，同时满足使用功能要求。
高层建筑分类
按高度可分为超高层、高层和一 般高层；按结构类型可分为框架 结构、剪力墙结构、框架-剪力墙 结构等。
设计原则及规范要求
设计原则
安全适用、经济合理、技术先进、方 便施工。需满足承载能力极限状态和 正常使用极限状态的要求。
规范要求
遵循国家及地方相关规范、标准，如 《建筑抗震设计规范》、《高层建筑 混凝土结构技术规程》等。
反应谱法
利用反应谱曲线计算结构在地震作用 下的最大响应，是一种高效实用的抗 震计算方法。
时程分析法
输入实际地震波或人工模拟地震波， 对结构进行动力时程分析，得到结构 在整个地震过程中的响应。
软件应用
介绍常用的抗震计算软件及其功能特 点，如SAP2000、ETABS、MIDAS 等。
03 抗风设计基本原理及方法
施工方法
根据结构类型和施工条件，选择合适的施工方法，如现浇混 凝土施工、预制装配式施工等。确保施工质量和安全，提高 施工效率。
02 抗震设计基本原理及方法
地震作用与影响因素分析
地震波传播与场地效应
地震波在传播过程中受到地质构造、 土层性质等因素的影响，导致地震动 强度和频谱特性的变化。
地震动参数
动力时程分析（Dynamic Time Histor…
输入实际地震或风荷载时程，模拟结构在真实荷载作用下的响应，评估其抗震抗风性能。
高层建筑结构的抗风设计分析
高层建筑结构的抗风设计分析1. 引言高层建筑的抗风设计在现代建筑中扮演着至关重要的角色。
随着城市化进程的加速以及高层建筑的日益增多，抗风设计不仅仅是一项技术探索，更是保障建筑结构安全和稳定的必要措施。
本文将对高层建筑的抗风设计进行详细分析，并探讨一些常见的抗风设计方法和措施。
2. 风对高层建筑的影响风是高层建筑面临的主要自然力量之一。
当暴风雨来袭或风速超过规定的极限，高层建筑很容易受到风力的影响，并可能导致结构破坏甚至倒塌。
因此，了解风力对高层建筑的影响是进行抗风设计的基础。
3. 风力荷载计算为了进行抗风设计，首先需要计算风压对建筑物的作用力。
风力荷载计算通常包括以下几个方面：3.1 风压力计算：根据建筑的高度、形状和风速等参数，可以计算出单位面积上的风压力大小。
常用的计算方法有国际风压标准和国内风压标准等。
3.2 风载荷计算：通过将风压力应用于建筑物表面，可以计算出整个建筑物所承受的总风载荷。
这个计算过程需要综合考虑建筑物的形状、尺寸、材料等因素。
4. 高层建筑的抗风设计方法针对高层建筑的抗风设计，有多种方法和措施可以采用：4.1 强固基础设计：高层建筑的基础设计应考虑到抗风的需求。
使用深基坑、抗风桩等方法可以加强建筑物的稳定性。
4.2 结构布局设计：合理的结构布局可以降低建筑物受风载荷的影响。
采用异型结构、剪力墙等设计可以增强整体的抗风性能。
4.3 节能设计：风阻力是造成高层建筑能耗增加的主要原因之一。
通过设计合理的立面和风道系统，可以减少风的阻力，达到节能的目的。
4.4 风洞试验：为了确保高层建筑的抗风性能，进行风洞试验是必要的。
通过在缩比模型中模拟真实场景，可以评估建筑物在不同风速下的响应，并对结构进行优化设计。
5. 结论高层建筑的抗风设计是确保建筑物安全和稳定性的关键要素。
通过合理计算风力荷载、采用合适的抗风设计方法和措施，可以有效提高高层建筑的抗风性能，降低风灾风险。
未来，随着科技和建筑工艺的发展，将会出现更多创新的抗风设计方法，为高层建筑的安全和可持续发展提供更大的保障。
抗风设计ppt课件
实际情况确定。 相对02规程，本次修订： （1）取消了“特别重要”的高层建筑的风荷载增大要求，主要因为对重要的建筑结构，其
重要性已在结构重要性系数体现在结构作用效应的设计值中； （2）对正常使用极限状态设计，其要求可比承载力设计适当降低，一般仍可采用基本风压
z高度处的风振系数一顺风力平均风力风振力建筑结构荷载规范gb500092011附表d4给出了全国各地重现期为10年50年100年基本风压kn是以当地空旷平坦地面以上10m高度处统计所得在规定重现期内10min平均最大风速算确定高层建筑混凝土结构技术规程jgj32010进一步规定基本风压重现期及其使用情况基本风压重现期及其使用情况舒适度控制50抗风设计100抗风设计1基本风压几点说明1考虑到房屋高度大于60m的高层建筑对风荷载比较敏感承载力设计时风荷载计算可按基本风压的11倍采用
sr w0 A
mtot
式中， aw —顺风向顶点最大加速度（ m s2 ）；
s —风荷载体型系数；
r —重现期调整系数，取重现期为 10 年时的系数；
w0 —基本风压（kN m2 ），采用 10 年重现期的值；
—脉动增大系数；
—脉动影响系数；
A —建筑物总迎风面面积（ m 2 ）；
mtot —建筑物总质量（ t ）。
二、风洞是什么？ 所谓风洞，是指在一个按一定要求设计的管道系统内，使用动力装置驱动一股可控
制的气流，根据运动的相对性与相似性原理进行各种气动力试验的装置。
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三、风洞的分类 1.按流动方式分：闭口回流式风洞和开口直流式风洞 2.按风速大小划分：低速风洞、高速风洞、高超声速风洞 3.按风洞试验段的构造划分：封闭式风洞、敞开式风洞 4.按风洞的功能划分：航空风洞、建筑风洞、环境风洞、汽车风洞
高层建筑结构抗风设计
高层建筑结构抗风设计在现代城市的天际线上，高层建筑如同一颗颗璀璨的明珠，展现着人类建筑技术的伟大成就。
然而，这些高耸入云的建筑在面对大自然的力量时，尤其是强风的袭击，需要具备出色的抗风能力。
高层建筑结构抗风设计成为了确保建筑安全与稳定的关键环节。
风对于高层建筑的影响不可小觑。
当风遇到高层建筑时，会在其表面产生压力和吸力，导致结构的振动和变形。
如果抗风设计不合理，可能会引起建筑的摇晃、窗户破裂、外墙材料脱落，甚至结构的破坏，严重威胁着人们的生命和财产安全。
在进行高层建筑结构抗风设计之前，需要对风的特性有深入的了解。
风的速度、方向、湍流强度等因素都会对建筑产生不同程度的影响。
通常，风工程师会通过气象数据、风洞试验和数值模拟等手段来获取风的相关信息。
气象数据是了解当地风况的重要来源。
通过长期的气象观测，可以得到平均风速、最大风速、风向频率等基本参数。
然而，这些数据往往是在一定高度和开阔区域测量得到的，与高层建筑所处的复杂环境可能存在差异。
风洞试验则是一种更加直观和准确的研究方法。
在风洞中，可以按照实际建筑的比例制作模型，模拟不同风速和风向条件下的风场，测量模型表面的风压分布和结构的响应。
通过风洞试验，可以获得详细的风荷载数据，为设计提供可靠的依据。
数值模拟则是利用计算机软件对风场和建筑结构进行建模和计算。
它可以快速地模拟各种复杂的风况和结构形式，但需要对计算模型和参数进行合理的选择和验证。
有了风的相关数据，接下来就是进行高层建筑结构的抗风设计。
结构的形式和布局对于抗风性能有着重要的影响。
常见的结构形式包括框架结构、剪力墙结构、筒体结构等。
框架结构具有较好的灵活性，但抗侧刚度相对较小；剪力墙结构和筒体结构则能够提供较大的抗侧刚度，适用于高度较高的建筑。
在结构布局方面，应尽量使建筑的外形规则、对称，减少风的绕流和漩涡的产生。
同时，合理设置加强层、伸臂桁架等结构构件，可以有效地提高结构的整体抗风能力。
结构材料的选择也不容忽视。
高层建筑结构抗风设计
高层建筑结构抗风设计在现代城市的天际线上，高层建筑如林立的巨人般展现着人类建筑技术的辉煌成就。
然而，这些高耸入云的建筑在面临大自然的风力挑战时，需要精心的抗风设计来确保其安全性和稳定性。
风，这个看似无形却力量强大的自然元素，对于高层建筑来说是一个不容忽视的“对手”。
当强风吹过高层建筑时，会产生一系列复杂的作用力，如顺风向的推力、横风向的振动以及漩涡脱落引起的周期性荷载等。
这些力的作用可能导致建筑结构的疲劳、破坏，甚至危及人们的生命财产安全。
高层建筑的抗风设计首先要考虑的是风的特性。
风的速度、方向和湍流强度等参数会随着高度、地理位置和气候条件的变化而变化。
因此，在设计之前，需要对建筑所在区域的风环境进行详细的测量和分析。
通过气象观测、风洞试验以及数值模拟等手段，获取准确的风参数，为后续的设计提供可靠的依据。
结构体系的选择对于抗风性能至关重要。
常见的高层建筑结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构等。
不同的结构体系在抵抗风力方面具有不同的特点。
例如，筒体结构由于其良好的整体性和空间刚度，能够有效地抵抗水平风力的作用；而框架剪力墙结构则结合了框架结构的灵活性和剪力墙结构的抗侧力能力，在抗风设计中也有广泛的应用。
在抗风设计中，建筑的外形也是一个关键因素。
流线型的建筑外形能够减少风的阻力，降低风对建筑的作用力。
例如，一些高层建筑采用了逐渐收分的外形，或者在建筑的边角处进行倒角处理，这些措施都有助于减小风的干扰。
此外，建筑表面的粗糙度也会影响风的流动，适当增加建筑表面的粗糙度可以降低风的漩涡脱落效应，减少横风向的振动。
结构的刚度和阻尼是影响抗风性能的重要参数。
增加结构的刚度可以提高其抵抗变形的能力，但同时也会增加结构的自重和造价。
因此，需要在刚度和经济性之间进行合理的平衡。
阻尼则可以消耗风作用下结构的能量，减小振动幅度。
通过在结构中设置阻尼器，如粘滞阻尼器、金属阻尼器等，可以有效地提高结构的抗风性能。
ppt-高层结构抗风与抗震设计
BRI: 63
（e）
（f）
（g）
郁灌衣悦痰底牌蝇温酣串第凋百军袄莉瞄怕续枪按赣涂弘盂乒络污毗浇扮ppt-高层结构抗风与抗震设计ppt-高层结构抗风与抗震设计
抗剪：理想的抗剪体系是一片无洞口的板块或墙体
SRI=100
SRI=62.5
与杆件的长度、截面、高度有关
SRI=31.3
东占赫豫码均昧扰医产渊苑淫篇两倔驶罚帝樊吁厚铅百砒憨藻憨搞辆钻劝ppt-高层结构抗风与抗震设计ppt-高层结构抗风与抗震设计
平均风速 和脉动风速
§2－3 顺风向的等效风荷载
在风的时程曲线中，会有两种成分： 长周期部分，持续10分钟以上－－平均风（稳定风） 静力作用 短周期部分，只有几秒钟左右－－ 脉动风 动力作用
阻力系数
横向力系数（水平向结构也称升力系数）
扭矩系数
B 结构的参数尺度，常取截面垂直于流动方向的最大尺度（m）
肇烁份洪瘦甄悦啡峙强矢洞帮咯额会呕惕酸偶呸财气影短袱颇册镣郝贡蕊ppt-高层结构抗风与抗震设计ppt-高层结构抗风与抗震设计
三种类型的振动
顺风向弯剪振动 或弯扭耦合振动
横风向风力下 涡流脱落振动
(b)不发生因拉或压缩的破坏
（c）弯曲变形不能过大
匹徒滞衔柳撩僧示删蛙掩苛碘堪瑶所署提斟苞粉四固播忠叔东柱逝逗驰仕ppt-高层结构抗风与抗震设计ppt-高层结构抗风与抗震设计
两个系数: BRI （ Bending Rigidity Index ） SRI ( Shear Rigidity Index )
风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一。 结构抗风分析（包括荷载、内力、位移、加 速度）是高层建筑设计计算的重要因素。
高层建筑结构抗风设计
属确定性振动。在共振风速下，横向力的频率 等于自振频率，因而响应的频率亦等于自振频 率。设只取第1振型，此时
则最大加速度为:
(3) 弯曲振动极限加速度 弯曲振动就舒适感而言的加速度限值由居
住者多次实验确定，图列出各种情况的加速度 限值。
5.1 高层建筑结构的振型和频率
一、高层结构的变形特征
高层建筑的结构型式通常有剪力墙、框架、框剪结 构、筒中筒结构等。
剪力墙结构的变形形式一般如图5-1(a)所示，所以 可以归并在弯曲型类型中。框架结构由于楼面在 平面内刚度极强，它的变形一般如图5-1(b)所示， 它类似于剪切型的变形形式。框剪结构的变形形 式一般如图5-1(c)所示，它由于剪力墙的弯曲型和 框架的剪切型的协同作用而呈弯剪型的型式。
将风压高度变化系数写为： 代入到前式得：
5.3 风力作用下的舒适度分析
在风力作用下，高层结构发生振动。在振动到 达某一限值时，入们开始出现某种不舒适的感觉。 这种就居住者舒适感而言的振动效应的分析，常称 为舒适度分析。
研究表明，单单振幅的大小并不足以反映居住 的舒适度。除了振幅以外，还与频率有关．两者 到达某一关系时形成居住者的不舒适感。对舒适度 的研究表明，弯曲振动时，起决定作用的是所考虑 点的最大加速度值，它与振幅及频率都有关系；扭 转振动时，起影响作用的是扭转角速度，它与扭转 角幅值及频率都有关系。
图5-4 弯曲振动加速度限值
二、扭转振动
极限角速度是根据居住者的实验得出。当 建筑物即使有轻微的转动，朝窗外看时，也 能被觉察出来。对这种转动的感觉，其极限 角速度值为
四、经验公式
5.2 高层建筑结构的顺风向响应
超高层建筑的结构抗风设计
超高层建筑的结构抗风设计大跨、柔、轻质和低阻尼方向发展，使得结构对风的敏感性大大增强，风荷载正逐渐成为结构设计时的主要侧向荷载之一，甚至是决定性的设计荷载。
因此对于高、长等柔性结构的抗风计算和设计是结构抗风安全的关键，具有重要意义。
合理的进行结构抗风设计，是保证结构安全的重要因素，特别是超限高层建筑，由于它们的结构设计计算己经超出了相关规范及规程的要求。
因此，在设计时应进行专门的研究，对于实际工程具有现实的指导意义。
一、风对建筑结构的作用及结构抗风设计要求风荷载是建筑物的主要荷载之一，虽然其作用幅度比一般地震荷载小，但其作用频度却较地震荷载高得多。
随着结构规模的增加(高度与长度)，风荷载变得越来越重要以至于最后成为结构设计中控制性荷载，即非抗震设计时的荷载效应组合控制结构的设计。
1.1 建筑结构的风致效应建筑结构的风致效应包括静力效应和动力效应。
静力风效应是指由于结构上的静力风荷载所引起的结构的静内力和静位移;动力风效应是指由结构上的脉动风荷载和漩涡干扰力所引起的结构的振动反应，包括振动内力、振动位移和振动加速度。
1.2 风对建筑结构的作用在风力的作用下处在风场中的建筑物承受由风引起的静力荷载与动力荷载。
按风对建筑物作用力的方向不同可分为:1.在建筑物的迎风面上产生的压力(气流流动产生的阻力)，包括静压力和动压力;2.在横风向产生横风向干扰力(气体流动产生的漩涡扰力与湍流脉动压力);3.空气流经建筑物后在建筑物的背后产生的涡流干扰力(包括背风向的吸力)。
1.3 建筑结构抗风设计要求建筑物抗风设计必须保证结构在使用过程中不出现破坏现象，主要涉及以下几个方面：1.结构抗风设计必须满足强度设计的要求，也就是说结构的构件在风荷载和其他荷载的共同作用下内力必须满足强度设计的要求。
确保建筑物在风力的作用下不会产生倒塌、开裂和大的残余变形等破坏和损伤。
2.结构抗风设计必须满足刚度设计的要求，以防止建筑物在风力作用下产生过大的变形，引起隔墙的开裂、建筑装饰和非结构构件损坏。
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风洞试验
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香港青马大桥全桥气动弹性模型风洞试验
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风压数值模拟
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风对构筑物的破坏
风对构筑物的作用从自然风所包含的成分 看包括平均风作用和脉动风作用，从结构的响 应来看包括静态响应和风致振动响应。平均风 既可引起结构的静态响应，又可引起结构的横 风向振动响应。脉动风引起的响应则包括了结 构的准静态响应、顺风向和横风向的随机振动 响应。当这些响应的综合结果超过了结构的承 受能力时，结构将发生破坏。
风洞试验
风洞试验
风洞试验
同济大学风洞实验室
TJ-1号风洞：直流闭口式低 速风洞。试验段尺寸为1.8m 宽、1.8m高、14m长。距试 验段入口10.5m处设有一个 转盘，用于改变模型的方位 角。试验风速范围从0.5m/ s～30.0m/s连续可调。流场 性能良好，试验区流场的速 度不均匀性小于2%、湍流度 小于1%、平均气流偏角小于 0.2°。
风工程研究近年在国内外发展很快，已形成 一门新兴学科，国际风工程学会和中国风工程学 会分别于上世纪 60 年代和 80 年代成立。
风工程学
近年来我国已建造并将继续建造大量的大 型风敏感结构。这些结构包括大跨桥梁、超高 层建筑和高耸结构以及大跨空间结构等。风荷 载是控制这些大型结构安全性和使用性设计的 主要因素。
高层建筑结构 概念设计
第三章 抗 风 设 计
本章主要内容
风工程学简述 风荷载概述 基本风压 风压高度变化系数 风载体型系数 顺风向横风向振动响应 风振不适感的控制
风工程学
建筑风工程是一门综合性学科，涉及气象学、 空气动力学及气动弹性力学、结构工程学、振动工 程学等多门学科。
国外从1879年塔科马桥风毁以后开始风工 程研究，至今只有60多年，我国研究不到20年。
汕头大学风洞实验室
风洞试验 风洞模型
风洞试验
风洞模型
刚性压力模型 气动弹性模型 刚性高频力平衡模型
风洞试验
风洞模型
刚性压力模型
最常用,用来量测表面风压力,确定风荷载 建筑比例约为1:300~1:500 一般采用有机玻璃 压力传感器测的平均压力和波动压力 试验时间约为60秒,相应实际时间1小时
同济大学风洞实验室
TJ-3大气边界层风洞：竖向回 流式低速风洞，试验段尺寸为2m 高×15m宽×14m长，其规模在 同类边界层风洞中居世界第二位。 在试验段底板上的转盘直径为 4. 8m，其转轴中心距试验段进口为 10.5m。并列的7台风扇由直流电 机驱动，每台电机额定功率为45 千瓦，额定转速为750转/分。试 验风速范围从0.2m/s～17.6m/s 连续可调。流场性能良好，试验 区流场的速度不均匀性小于2% 、 湍流度小于2% 、平均气流偏角 小于0.2°。
风对构筑物的破坏
台风约克 造成的香 港湾仔数 幢大厦玻 璃幕墙损 坏情况
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
风荷载概述
结构风工程研究对象和内容广泛。从结构方面来看，涉及到 低矮建筑、大跨度建筑结构、高层建筑、高耸结构、桥梁、 海洋工程结构等；
风工程学
风工程研究方法
大气边界层风洞试验——最直接、最有效 风洞数值模拟——费用低、效率高 桥梁抗风、建筑结构抗风、建筑风环境
风洞试验
风洞模型试验是实验研究中的一项重要手段，它与构筑物 足尺实例是相辅相成的两个方面，当结构物未建成或无条件进 行实测时，模型风洞实验则是进行研究的唯一手段。通过对各 种特殊体型的高层、超高层建筑及建筑群的风洞试验研究，可 为设计提合理的参数，使拟建的建筑物安全可靠，经济合理。
风洞试验
风洞模型
气动弹性模型
可精确考虑结构的柔度和自振频率，阻尼 的影响． 高宽比大于５，需要考虑舒适度的高柔建 筑采用． 模型制作麻烦，试验时间长．
风洞试验
风洞模型
刚性高频力平衡模型
一轻质材料的模型固定在高频反应的力平 衡系统上，可得到风产生的动力效应． 需要有能模拟结构刚度的基座杆或高频力 平衡系统．
风荷载概述
风不仅对结构产生静力作用，还会产生动力作用，引起高 层建筑、各类高塔和烟囱等高耸结构、大跨度缆索承重桥 梁、大跨度屋顶或屋盖、灯柱等许多柔性结构的振动，产 生动力荷载，甚至引起破坏。 结构的风致振动在很大程度上依赖于结构的外形、刚度 （或柔度）、阻尼和质量特性。 不同的外形将引起不同的风致动力荷载。 结构刚度越小，柔性越大，则其风致振动响应就越大。 结构的阻尼越高，其风致振动的响应也就越小。 风致振动减振措施研究一般也是从这四方面着手。
国内风工程研究主要集中在高等院校，如同济大学、 湖南大学、西南交通大学和汕头大学等，国内风工程研究 在国际上的影响正在增大。
风洞试验
风洞试验
建筑物的风洞试验要求在风洞中能实现大气边 界层范围内的平均风剖面、紊流和自然流动，即要 求模拟风速随高度变化。
当风洞尺寸达到宽度为2～4米、高为2～3米， 长为5～30米时一般可以满足要求。
从研究内容来看，涉及到风对结构的静力作用、风致振动响 应、风振控制等，不同的研究内容在不同的结构上往往又有 不同的体现。
风荷载概述
当风以一定速度吹响建筑物时，建筑物将对其产生阻塞 和扰动作用，从而改变该建筑物周围风的流动特性。反 过来，风的这种流动特性改变引起的空气动力效应将对 结构产生作用。
由于自然风的紊流特性，因此风对结构的这种作用包含 了静力作用和动力作用两个方面，使结构产生相应的静 力和动力响应。
风洞试验
湖南大学风洞实验室
湖南大学风洞实验室
风洞试验
同济大学风洞实验室
TJ-2大气边界层风洞：试验 段尺寸为3m宽、2.5m高、15 m长。空风洞试验风速范围 为0.5m/s～68m/s，风洞配 有自动调速、控制与数据采 集系统，建筑结构模型试验 自动转盘系统。转盘直径为 1.8m，其转轴中心距试验段 进口为10.5m。流场性能良 好，试验区均匀流场的速度 不均匀性小于1%、湍流度小 于0.46%、平均气流偏角小 于0.5°。
风对构筑物的破坏
• 对房屋建筑结构的破坏 • 桥梁结构的破坏 • 对输电系统等生命线工程的破坏 • 对广告牌、标语牌等的破坏 • 对港口设施的破坏 • 对海洋工程结构的破坏
风对构筑物的破坏
被飓风卡特里娜严重损坏的新奥尔良多层建筑
风对构筑物的破坏
风对构筑物的破坏
窗户被飓 风卡特里 娜严重损 坏的新奥 尔良凯悦 酒店