风荷载上课讲解学习
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压力（或吸力）与来流风的速度压的比值,w /w0= s。
主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关
描述建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。
风载体型系数s一般采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑
物模型进行试验确定。 《规范》GB50009-2001表7.3.1给出了38项不同类型的建筑物和
第三章 风荷载
伊万过后，美国佛罗里达州彭萨科拉 市附近的一座大桥被飓风伊万摧毁
台风云娜在浙江造成164 人不幸遇难，失踪24人， 受灾人口达1299万人， 直接经济损失达181.28 亿元。
任务一 风压计算
重点：1.基本风压概念 2.风压的换算
难点： 风压的换算过程
wk zszw0
任务一：风 压
v vs
=
骣ççç桫zzs
a
÷÷÷÷
wa(z) = w0a
2
v
2
vs
=
骣 ççç桫zzs
2a
÷÷÷÷
(2)非标准地貌的换算
比如香港
J0s
骣 珑 珑 珑 桫HzsTs
鼢 鼢 鼢 鼢 as =
J0a
骣HTa 桫za
aa
w0a w0H zsTs2sH zaTa2a
zs、 HT、 s s— 标准地貌的 梯测 度定 风高 高度 度 指 、 、 数
1、风压与风速的关系
流向
高压气幕
建筑物
小股气流
气流原先的压力强度为Wb
1 rn2 + P= C 2
压力线
w=
wb -
wm =
1 rv2 = 2
v2 g
2g
2、基本风压w0
按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风
压
地貌（地面粗糙度）
空旷平坦地貌
高度
10米高为标准高度
公称风速时距
=10min
思考
1.计算开封市市中心标准风压 2.郑开大道森林半岛30米处的风压
任务二—— 结构抗风计算
重点 1、结构抗风计算的几个重要概念 顺风向结构风作用
难点：横风向结构风效应
重点1:结构抗风计算的几个重要概念
一、结构的风力和风效应 PL
截面
风速
B
PM
PD
流经任意截面物体所产生的力
结构上的风力 顺风向力→PD 、 横风向力→ PL 、扭力矩→ PM
采用不同国家规范做研究
(3)风压高度变化系数 目的：我国规范用风压高度变化系数μz综合考虑
不同高度和不同地貌情况的影响。
风压高度变化系数
z
wa (z) w0
地貌换算
w0a w0H zsTs2sH zaTa2a
高度换算
wa (z) w
0a
z zs
2a
z(z)H zsTs2sH za Ta2azzs2a
za、 HT、 a a— 任意地貌的 梯测 度定 风高 高度 度 指 、 、 数
地貌 α HT(m)
不同地貌的α及HT值
海面 空旷平坦地面 0.1-0.13 0.13-0.18 275-325 325-375
表4-4
城市 0.18-0.28 375-425
大城市中心 0.28-0.44 425-500
公 称 风 速 v 0 1 v td, 即 t一 定 时 间 间 隔 内 的 平 均 风 速 o
最大风速的样本时间
一年
τ=10min
基本风速的重现期T0
基本风速出现一次所需要的时间
1小时，6个样本 1天，144个样本
最大风速 --随机变量 p
面积 p0=1-1/T0
年平均最大风速 基本风速
年最大风速
（∵风的短周期接近结构自振周期）
重点2：顺风向结构风作用
一、顺风向平均风效应
1、风载体型系数（s）
气流未被房屋干扰前的流速v0，压力p0 房屋表面某点的流速v，压力p
伯努里方程：
p0+v02/2= p+v2/2
w = p - p0 = (1-v2/v02) v02/2 = sw0
s= 1-v2/v02 —风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实际
150 300 600 s -0.6 0 +0.8
注：中间值按插入法计算
s +0.8
-0.5 -0.5
-0.7
【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形)
-0.7
+0.8
-0.5
+0.8
-0.5
-0.7
-0.7
？ 当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相 互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予以考虑。
结构的风效应 ~ 由风力产生的结构位移、速度、加速度响应、扭转响应
二、顺风向平均风与脉动风
顺风向风速时程曲线
v(t)
vf
v
t
1.长周期部分（10min以上的平均风压）常称为稳定风， 由于该周期远大于一般建筑物的自振周期，因而其作用性 质相当于静力，称为静力作用，该作用将使建筑物发生侧 移。
2.短周期部分（只有几秒钟左右），常称脉动风。它的强 度随时间按随机规律变化，其作用性质是动力的，它引起 结构的振动（位移、速度和加速度），使结构在平均侧移 的附近左右摇摆。
年最大风速概率密度分布
每年不超过基本风压的概率或保证率p0=1-1/T0（图中影形面积）
GB50009-2001规定：
以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇
10min内最大风速v0为标准，按w 0= v02/1600确定。
3、非标准条件下的风速或风压的换算
（1）非标准高度换算
在大气边界层中，越接近于地面，风速越小，只有在 300-500m以上高度的风速，才不受地面粗糙度影响可以自 由流动（即所谓梯度风速）。
我国规范地面粗糙度分类：
A类极糙度：在近海海面、海岛、海岸及沙漠地区，地面空旷 ，空气流动几乎无阻挡物 B类粗糙度：田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇 和城市的郊区 C类粗糙度：有密集建筑物的大城市市区 D类粗糙度：有密集建筑物，且房屋较高的城市市区
（3）不同时距的换算 （4）不同重现期的换算
平 均 风 速 v — 长 周 期 成 分 ， 周 期 一 般 在 1 0 m i n 以 上
脉动风速vf —短周期成分，周期一般只有几秒钟
顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应 平均风 → 忽略其对结构的动力影响 → 等效为静力作用
（∵风的长周期 结构的自振周期） 脉动风 → 引起结构动力响应
各类结构体型及其体型系数 房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用； ❖ 房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用； 房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风
洞试验确定； 对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。
风载体型系数s 【例1】 封闭式双坡屋面
压力（或吸力）与来流风的速度压的比值,w /w0= s。
主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关
描述建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。
风载体型系数s一般采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑
物模型进行试验确定。 《规范》GB50009-2001表7.3.1给出了38项不同类型的建筑物和
第三章 风荷载
伊万过后，美国佛罗里达州彭萨科拉 市附近的一座大桥被飓风伊万摧毁
台风云娜在浙江造成164 人不幸遇难，失踪24人， 受灾人口达1299万人， 直接经济损失达181.28 亿元。
任务一 风压计算
重点：1.基本风压概念 2.风压的换算
难点： 风压的换算过程
wk zszw0
任务一：风 压
v vs
=
骣ççç桫zzs
a
÷÷÷÷
wa(z) = w0a
2
v
2
vs
=
骣 ççç桫zzs
2a
÷÷÷÷
(2)非标准地貌的换算
比如香港
J0s
骣 珑 珑 珑 桫HzsTs
鼢 鼢 鼢 鼢 as =
J0a
骣HTa 桫za
aa
w0a w0H zsTs2sH zaTa2a
zs、 HT、 s s— 标准地貌的 梯测 度定 风高 高度 度 指 、 、 数
1、风压与风速的关系
流向
高压气幕
建筑物
小股气流
气流原先的压力强度为Wb
1 rn2 + P= C 2
压力线
w=
wb -
wm =
1 rv2 = 2
v2 g
2g
2、基本风压w0
按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风
压
地貌（地面粗糙度）
空旷平坦地貌
高度
10米高为标准高度
公称风速时距
=10min
思考
1.计算开封市市中心标准风压 2.郑开大道森林半岛30米处的风压
任务二—— 结构抗风计算
重点 1、结构抗风计算的几个重要概念 顺风向结构风作用
难点：横风向结构风效应
重点1:结构抗风计算的几个重要概念
一、结构的风力和风效应 PL
截面
风速
B
PM
PD
流经任意截面物体所产生的力
结构上的风力 顺风向力→PD 、 横风向力→ PL 、扭力矩→ PM
采用不同国家规范做研究
(3)风压高度变化系数 目的：我国规范用风压高度变化系数μz综合考虑
不同高度和不同地貌情况的影响。
风压高度变化系数
z
wa (z) w0
地貌换算
w0a w0H zsTs2sH zaTa2a
高度换算
wa (z) w
0a
z zs
2a
z(z)H zsTs2sH za Ta2azzs2a
za、 HT、 a a— 任意地貌的 梯测 度定 风高 高度 度 指 、 、 数
地貌 α HT(m)
不同地貌的α及HT值
海面 空旷平坦地面 0.1-0.13 0.13-0.18 275-325 325-375
表4-4
城市 0.18-0.28 375-425
大城市中心 0.28-0.44 425-500
公 称 风 速 v 0 1 v td, 即 t一 定 时 间 间 隔 内 的 平 均 风 速 o
最大风速的样本时间
一年
τ=10min
基本风速的重现期T0
基本风速出现一次所需要的时间
1小时，6个样本 1天，144个样本
最大风速 --随机变量 p
面积 p0=1-1/T0
年平均最大风速 基本风速
年最大风速
（∵风的短周期接近结构自振周期）
重点2：顺风向结构风作用
一、顺风向平均风效应
1、风载体型系数（s）
气流未被房屋干扰前的流速v0，压力p0 房屋表面某点的流速v，压力p
伯努里方程：
p0+v02/2= p+v2/2
w = p - p0 = (1-v2/v02) v02/2 = sw0
s= 1-v2/v02 —风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实际
150 300 600 s -0.6 0 +0.8
注：中间值按插入法计算
s +0.8
-0.5 -0.5
-0.7
【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形)
-0.7
+0.8
-0.5
+0.8
-0.5
-0.7
-0.7
？ 当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相 互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予以考虑。
结构的风效应 ~ 由风力产生的结构位移、速度、加速度响应、扭转响应
二、顺风向平均风与脉动风
顺风向风速时程曲线
v(t)
vf
v
t
1.长周期部分（10min以上的平均风压）常称为稳定风， 由于该周期远大于一般建筑物的自振周期，因而其作用性 质相当于静力，称为静力作用，该作用将使建筑物发生侧 移。
2.短周期部分（只有几秒钟左右），常称脉动风。它的强 度随时间按随机规律变化，其作用性质是动力的，它引起 结构的振动（位移、速度和加速度），使结构在平均侧移 的附近左右摇摆。
年最大风速概率密度分布
每年不超过基本风压的概率或保证率p0=1-1/T0（图中影形面积）
GB50009-2001规定：
以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇
10min内最大风速v0为标准，按w 0= v02/1600确定。
3、非标准条件下的风速或风压的换算
（1）非标准高度换算
在大气边界层中，越接近于地面，风速越小，只有在 300-500m以上高度的风速，才不受地面粗糙度影响可以自 由流动（即所谓梯度风速）。
我国规范地面粗糙度分类：
A类极糙度：在近海海面、海岛、海岸及沙漠地区，地面空旷 ，空气流动几乎无阻挡物 B类粗糙度：田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇 和城市的郊区 C类粗糙度：有密集建筑物的大城市市区 D类粗糙度：有密集建筑物，且房屋较高的城市市区
（3）不同时距的换算 （4）不同重现期的换算
平 均 风 速 v — 长 周 期 成 分 ， 周 期 一 般 在 1 0 m i n 以 上
脉动风速vf —短周期成分，周期一般只有几秒钟
顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应 平均风 → 忽略其对结构的动力影响 → 等效为静力作用
（∵风的长周期 结构的自振周期） 脉动风 → 引起结构动力响应
各类结构体型及其体型系数 房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用； ❖ 房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用； 房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风
洞试验确定； 对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。
风载体型系数s 【例1】 封闭式双坡屋面