风荷载特点
钢结构的风荷载分析
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钢结构的风荷载分析钢结构为现代建筑中常见的结构形式之一,其强度和稳定性对于保证建筑物的安全至关重要。
在设计和施工过程中,风荷载是必须考虑的重要因素之一。
本文将对钢结构的风荷载进行分析,并介绍相应的分析方法。
1. 风荷载的基本概念风荷载是指风对建筑物或结构体表面产生的压力、摩擦力和抗力,其大小和分布受风速、建筑物形状和周围地形等因素的影响。
风荷载对于钢结构来说是一个动力荷载,其作用方式为静风荷载和动风荷载。
2. 静风荷载的计算方法静风荷载是指建筑物表面受到的静态压力,根据中国国家标准《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012),可采用剪力法和压弯法进行计算。
剪力法是指将建筑物视为具有一定高度的板壳结构,根据建筑物所处地区的基本风压和风速参数,按照不同高度上的压力逐层计算,并得出结果。
压弯法则是通过计算建筑物所受最不利风荷载引起的屋面或屋架的最大弯矩,再根据弯矩和截面的抗弯承载力来判断结构的强度是否满足要求。
3. 动风荷载的计算方法动风荷载是指建筑物表面受到的震动或摇晃引起的压力,主要由周期性波动引起。
动风荷载可以通过输入风速时程和结构振型来计算。
在计算动风荷载时,需要根据建筑物特点和地理环境选择合适的方法,如有限元法或数值分析法。
4. 风荷载分析的影响因素除了静力和动力形式的风荷载外,还有一些其他因素也会影响风荷载的大小和分布。
其中包括建筑物的高度、形状、表面粗糙度、周围环境和地理位置等。
此外,风荷载的方向也需要进行分析。
通常情况下,建筑物需要同时考虑垂直于其表面和平行于其表面的风荷载,以保证结构的稳定性和安全性。
5. 风荷载分析的应用风荷载分析在钢结构的设计和施工中具有重要的应用价值。
通过合理的风荷载分析,可以确定结构的受力情况,从而优化结构形态和材料的选择。
风荷载分析还可以用于评估现有结构的安全性和可靠性。
通过对结构所受风力的计算,可以检查结构是否满足规范的要求,及时采取必要的防护和加固措施。
风荷载作用
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风荷载作用
风荷载是空气流动对工程结构所产生的压力。
风荷载作用特点:
风荷载是指风遇到建筑物时在建筑物表面上产生的一种压力或吸力。
风压的变化可分为两部分:一是长周期部分,其值常在10分钟以上;二是短周期部分,常常只有几秒钟左右。
为了便于分析,常把实际风压分解为平均风压(由于平均风速产生的稳定风压)与脉动风压(不稳定风压)两部分。
考虑到风的长周期大大地大于一般结构的自振周期,因此平均风压对结构的作用相当于静力作用。
脉动风压周期短,其强度随时间而变化,其作用性质是动力的,将引起结构振动。
因此风具有静态和动态两种特性。
在单层厂房或多层建筑结构设计中,一般仅考虑风的静力作用效应,但对高层建筑和高耸结构,则必须考虑风压脉动对结构的作用与影响。
风荷载的大小及其分布非常复杂,除与风速、风向有关外,还与建筑物的高度、形状、表面状况、周围环境等因素有关。
作用于建筑物上的风压值及其分布规律,一般可通过实测或风洞试验来获得。
对于重要的未建成的建筑物,为得到与实际更吻合的风荷载值,不但要以建筑物本身为模型进行风洞试验,而且还要做以所设计建筑物为中心的一定范围内的包括邻近建筑物及地面粗糙度的模型试验。
1. 力的三要素:作用点风力没有点只有面;方向风力方向不恒定;大小风力大小变化无常。
2. 有风压,结构上就有迎风面正压和背风面负压;
3. 风压大小随结构高度变化;
4. 风荷载大小因房屋所处环境地面粗糙程度而不同;
5. 风荷载大小因房屋体形各部不同而不同;
6. 风荷载频率变化产生风振等。
桥梁风荷载计算_公规院
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— 阵风风速:平均时距为1~3s 时的风速。 — 基准高度 Z 处的风速(m/s)
2005-12-1
VZ
《公路桥涵设计通用规范》中桥梁风荷载的特点
通过阵风风速(平均时距为1~3s 时的风速)计算风荷载,没有考虑 结构的动力特性以及由于结构运动引起的气弹效应,对于刚度较大的小 跨径桥梁是合适的。对于大跨径桥梁,结构在风荷载作用下将发生强烈 振动,进行风荷载计算时应细致地考虑结构的动力特性、由于结构运动 引起的气弹效应和脉动风速的空间相关性。 阵风风速仅针对横桥向和顺桥向风荷载。没有考虑竖向风荷载和扭 转力矩作用,对于大跨径桥梁具有较大的局限性。 当风荷载参与汽车荷载组合时,选用的是设计基准风速,没有限定 桥面高度处的风速(25 m/s)。这种组合方式在工程实际中可能不会发生, 尤其是跨越长江、海湾或峡谷的大跨径桥梁。
2005-12-1
《公路桥涵设计通用规范》 4.3.7 风荷载
横桥向风荷载
Fwh = k0 k1k3Wd Awh
(4.3.7-1)
k0 — 设计风速重现期换算系数
k1 — 风载阻力系数
k3 — 地形、地理条件系数
Awh — 横向迎风面积
2005-12-1
Wd =
γVd2
2g
— 设计基准风压(kN/m2 ) — 基准高度
VZ 可取为25
m/s。
2005-12-1
《公路桥梁抗风设计规范》
4.2 静阵风风速
4.2.1 静阵风风速可按下式计算:
Vg = GV VZ
(4.2.1)
式中 Vg — 静阵风风速(m/s);
GV VZ
— 静阵风系数,可按表4.2.1取值; — 基准高度 Z 处的风速(m/s) 。
广州合景大厦所受风荷载的特点
![广州合景大厦所受风荷载的特点](https://img.taocdn.com/s3/m/7d0dde3f67ec102de2bd8959.png)
结构对整体风荷栽的影响小, 但应重视其局部风压的取值 ; 大厦弧形表面可有利于减小迎风面的最大平 均风压 , 而周围环境对舍景太厦风荷载的影响很 大。
关键词 风荷载, 数值风洞模拟 , 风洞试验 ,高层建筑 , ? 悬臂结构
igb iig rayif ecdtewn aso eigbi ig n ul ns et l ne idl d nH j ul n. d g l nu h o n d
Ke wo d w n o d,n me c i lt n,w n u n lts,hs ・ s ulig a t e e d srcu y rs id la u r a smuai il o id tn e et ih r e b i n ,c ni v r t tr i d l e u e
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2 col f eopc n ier gadA pi ehnc , og nvrt,Stg a 2O 9 ,hn ) .Sho o rsaeE g e n n pl dM ca i T njU i sy h hi OO 2 C a A n i e s i ei m i
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《风荷载规范讲解》课件
![《风荷载规范讲解》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/f7f573fb970590c69ec3d5bbfd0a79563d1ed44e.png)
桥梁风荷载分析需要充分考虑结构的特性和气动弹性效应,确保桥梁 的安全运行。
案例三:风电场风荷载分析
总结词
阵风效应、机组载荷
详细描述
风电场由多台风力发电机组组成,其风荷载分析需要考虑 阵风效应和机组载荷的影响。不同机组之间的尾流效应和 湍流也会对风力发电机组产生影响。
案例分析
通过对某风电场的风荷载进行数值模拟和现场实测,评估 了风电场的抗风性能和机组的载荷情况。
动态性原则
随着科学技术的发展,风 荷载规范应不断更新和完 善。
风荷载规范的适用范围
地理范围
适用于全球范围内的建筑 物和结构。
结构类型
适用于各种类型的建筑物 和结构,包括高层建筑、 大跨度桥梁等。
环境条件
适用于各种气候和环境条 件,如沿海地区、山地等 。
风荷载规范的主要内容
风荷载的定义和分类
明确风荷载的定义、分类和计 算方法。
《风荷载规范讲解》 ppt课件
• 风荷载概述 • 风荷载计算方法 • 风荷载规范解读 • 风荷载规范应用案例 • 风荷载规范的发展趋势与展望
目录
01
风荷载概述
风荷载定义
风荷载:由于建筑物受到风的 作用而产生的压力或剪力。
风荷载的大小取决于风的速度 、风向、建筑物的形状和高度 等因素。
风荷载是建筑物设计中需要考 虑的重要因素之一,因为它对 建筑物的安全性和稳定性有着 重要的影响。
试验步骤
进行风洞试验时,需要先搭建与实际结构相似的模型,然后在风洞中模拟各种风环境,通 过传感器等设备测量模型的位移、应变等反应,最后根据这些数据计算出风荷载。
优点与局限性
风洞试验可以模拟真实的风环境,得到较为准确的数据,但实验成本较高,且难以完全模 拟真实的风环境。
风荷载地面粗糙度类别
![风荷载地面粗糙度类别](https://img.taocdn.com/s3/m/434e48460640be1e650e52ea551810a6f524c8c2.png)
风荷载地面粗糙度类别
摘要:
1.风荷载地面粗糙度简介
2.地面粗糙度对风荷载的影响
3.不同地面粗糙度类别的风荷载特点
4.我国相关规定及设计建议
正文:
风荷载地面粗糙度类别是指建筑物所在地面表面的不平整程度,它对风荷载产生很大的影响。
地面粗糙度越大,风速越大,风荷载也越大。
反之,地面粗糙度越小,风速越小,风荷载也越小。
因此,正确理解和评估地面粗糙度对风荷载的影响,对于建筑物的设计和安全至关重要。
地面粗糙度对风荷载的影响主要表现在以下几个方面:
1.增加风速:地面粗糙度大的地方,风速会增加,从而使风荷载增大。
2.减小风速:地面粗糙度小的地方,风速会减小,从而使风荷载减小。
3.改变风向:地面粗糙度大的地方,风向会偏离建筑物,从而减小风荷载。
4.改变风切变:地面粗糙度大的地方,风切变会增大,从而使风荷载增大。
根据我国相关规定,地面粗糙度分为五类,分别为:粗糙、较粗糙、一般粗糙、较光滑和光滑。
不同地面粗糙度类别的风荷载特点如下:
1.粗糙地面:风速大,风荷载大。
如:草地、灌木丛等。
2.较粗糙地面:风速较大,风荷载较大。
如:农田、疏林地等。
3.一般粗糙地面:风速适中,风荷载适中。
如:城市道路、广场等。
4.较光滑地面:风速较小,风荷载较小。
如:水面、沥青路面等。
5.光滑地面:风速小,风荷载小。
如:大理石地面、玻璃幕墙等。
在建筑物设计和风荷载计算中,应根据实际情况选择合适的地面粗糙度类别,并结合我国相关规定,合理确定风荷载。
风力发电场风荷载分析
![风力发电场风荷载分析](https://img.taocdn.com/s3/m/362e2c69ae45b307e87101f69e3143323968f5df.png)
风力发电场风荷载分析风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,在世界范围内得到了广泛的应用和发展。
然而,风力发电场面临着许多挑战,其中之一就是风荷载。
正确的风荷载分析对于风力发电场的设计、安全运行和维护至关重要。
本文将对风力发电场风荷载进行详细的分析和讨论。
一、风荷载简介风荷载是指风力对建筑物、结构物或装置所产生的力或压力。
风荷载的大小取决于风力的强度、方向和持续时间。
对于风力发电场来说,风荷载是一种主要的外部负荷,直接影响着风力发电机组的安全和稳定运行。
因此,风荷载的准确分析对于风力发电场的规划和建设至关重要。
二、风场的风力特性风荷载的分析需要首先了解该地区的风力特性,这包括风速的统计分布、风向的变化规律等。
通常情况下,可以通过观测历史气象数据来获得该地区的风力特性。
在风力发电场规划和设计过程中,需要考虑当地的风力资源情况,选择适合的风力机型和布局形式。
三、风荷载计算方法风荷载的计算是基于风力的动力学原理,并结合了结构特点和设计要求。
常用的风荷载计算方法有两种:平均风速法和峰值风速法。
1. 平均风速法平均风速法是一种经验方法,通过观测或估算该地区的平均风速,并根据建筑物或结构物的高度和形状,确定其所受的平均风荷载。
这种方法适用于一些简单的结构,但对于高度较大、形状复杂的风力发电机组而言,不够准确。
2. 峰值风速法峰值风速法是一种基于峰值风速进行计算的方法。
通过观测或统计该地区的风速数据,找出最大值,然后根据风力发电机组的参数对其进行校正,得到相应的风荷载。
这种方法更加精确,适用于复杂的风力发电场。
四、风荷载分析案例为了更好地理解风荷载的分析过程,下面以某风力发电场项目为例进行详细分析。
该风力发电场位于海边,常年受到强风的影响。
我们首先对该地区的风速数据进行统计分析,得出年平均风速为8m/s,最大风速为25m/s。
根据风力发电机组的技术参数,我们计算出相应的风荷载。
根据风荷载计算结果,我们对风力发电场的塔筒和叶片进行了强度校验,确保其具备足够的抗风能力。
风荷载标准值
![风荷载标准值](https://img.taocdn.com/s3/m/fedb3022f08583d049649b6648d7c1c709a10b71.png)
风荷载标准值关于风荷载计算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,加速度等是高层建筑设计计算的重要因素;脉动风和稳定风风荷载在建筑物表面是不均匀的,它具有静力作用长周期哦部分和动力作用短周期部分的双重特点,静力作用成为稳定风,动力部分就是我们经常接触的脉动风;脉动风的作用就是引起高层建筑的振动简称风振;以顺风向这一单一角度来分析风载,我们又常常称静力稳定风为平均风,称动力脉动风为阵风;平均风对结构的作用相当于静力,只要知道平均风的数值,就可以按结构力学的方法来计算构件内力;阵风对结构的作用是动力的,结构在脉动风的作用下将产生风振;注意:不管在何种风向下,只要是在结构计算风荷载的理论当中,脉动风一定是一种随机荷载,所以分析脉动风对结构的动力作用,不能采用一般确定性的结构动力分析方法,而应以随机振动理论和概率统计法为依据;从风振的性质看顺风向和横风向风力顺风向风力分为平均风和阵风;平均风相当于静力,不引起振动;阵风相当于动力,引起振动但是引起的是一种随机振动;也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风,根本就没有周期性风力会引起周期性风振,绝对没有,起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力;横风向,既有周期性振动又有随机振动;换句话说就是既有周期性风力又有脉动风;反映在荷载上,它可能是周期性荷载,也可能是随机性荷载,随着雷诺数的大小而定;有的计算方法根据现有的研究成果,风对结构作用的计算,分为以下三个不同的方面:1对于顺风向的平均风,采用静力计算方法2对于顺风向的脉动风,或横风向脉动风,则应按随机振动理论计算3对于横风向的周期性风力,或引起扭转振动的外扭矩,通常作为稳定性荷载,对结构进行动力计算风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系数;由于在结构的风振计算中,一般往往是第1振型起主要作用,因而我国与大多数国家相同,采用后一种表达形式,即采用风振系数βz,它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应,其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素;WK=βzμsμZ W0W0基本风压WK 风荷载标准值βz z高度处的风振系数μs 风荷载体型系数μZ 风压高度变化系数基本风压值与风速大小有关;基本风压W0确定的标准条件务必记牢:空旷平坦平面,离地10m高,统计所得重现期为50年一遇和10min 的平均最大风速V 为标准,并以W0=V2/1600来确定的;新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇且不得小于0.3kN/m2,新高规 3.2.2条规定:对于B级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑,应按100年一遇的风压值采用;μZ 风压高度变化系数很明显在μZ表中可以看出高度10米以下的μZ基本小于一,10米以上的基本大于一;这是因为基本风压是按十米高度给出的,所以不同高度上的风压应将W0乘以高度系数得出;谈到μZ个人认为只要记住其和结构高度以及地面粗糙程度有关并弄明白为什么有关即可;A类:近海湖以及沙漠地区B类:田野乡村及中小城镇和大城市郊区C类:有密集建筑群的城市市区D类:有密集建筑群且房屋较高的城市市区一般的建筑都选B类,道理简单的很:这样μZ取值偏高,风荷载标准值偏高,计算偏安全;μs 风荷载体型系数个人认为一级结构在这里考的多且很到位;以规则矩形结构平面为例风荷载体型系数分为三类μs1迎风面体形系数μs2 背风面体形系数μs3 和μs4为侧风面体型系数μs1=0.80μs2=-0.48+0.03H/Lμs3=μs4=-0.60平常计算风荷载主要是以顺风方向进行计算,则μs=μs1-μs2=0.080+0.48+0.03H/L为什么上式是减号是因为迎风面的压力还是背风面的吸力其实都在一个方向上,所以要调整两者的符号,要他们绝对值加,其实上式完全可以写成:μs=/μs1/+/μs2/=0.080+0.48+0.03H/L另外工作中经常会发现一种现象对于基本矩形的建筑,有的设计院不经计算直接在正压区取1.5的体型系数,经验取值也只能进行经验的解释:多年来这个系数是这样来的,一般建筑正风压系数为+0.8,侧面-0.7,背面-0.5;假定风来袭时正面门窗开启或者时被风损坏,那么正面的风压将会作用到室内各个部分,故其侧面的风压将会是-0.7-0.8=-1.5; 但是现代建筑功能复杂,房屋众多,一般不会容易出现这种最不利的情况;所以新版规范进行了修改,改为了内压0.2,正压提高到1.0;原规范大面风压体型系数取值1.5;注意:对于一些超高层,在需要更细致的进行风荷载计算的情况下,需要进行风洞试验,以此来确定风荷载体型系数;βz z高度处的风振系数风振系数主要是为了考虑风载波动中的动力作用脉动风力对建筑产生的振动效应;进一步说,风振系数加大了风荷载,把原来风荷载中的脉动部分加强后算在了静力荷载上,作用就可以按照静力作用计算风荷载效应了;这是一种近似的把动力问题化为静力计算的方法,可以大大简化设计工作;但是,如果建筑物的高度很大例如超过200m,特别是对于周期较长比较柔的结构,最好进行风洞试验;用通过实验得到的风对建筑物的作用作为设计依据较为安全可靠;风振系数牵连的东西最多,包括脉动增大系数,脉动影响系数,风压高度变化系数和振型系数\其中脉动增大系数又和周期,基本风载和粗糙程度有关而脉动影响系数又与H/B和粗糙程度有关。
对风荷载计算的一点认识
![对风荷载计算的一点认识](https://img.taocdn.com/s3/m/e8927b1e6edb6f1aff001fa9.png)
目前规范[2]按主体结构和围护结构对风荷载的计 算进行了区分,基本公式如下: wk z s z w0 (2)
wk gz s1 z w0
(3)
上述两个公式分别用于主体结构计算和围护结 构计算,两个公式都是用静力等效的方法把复杂问题 简单化,在基本风压 w0 的基础上分别乘以相应系数。 其中,风压高度变化系数 μz、风荷载体型系数 μs 和局 部体型系数 μs1 主要与风的空间不均匀性有关;风振 系数 βz 和阵风系数 βgz 主要与风的时间脉动性和结构 阻尼特性有关。各参数的相关关系如图 2 所示(引自 中国建筑科学研究院陈凯博士的讲座演示文档)。
(a) 分区归并前体型系数极小值
(b) 分区归并前体型系数极大值
和分区归并等,分区归并是将相近测点的数据进行人 为归并以达到简化模型输入目的。图 4 给出了某体育 场屋盖结构风荷载体型系数分区归并前后的示意。需 要注意的是,当屋面高度变化较大时,归并的区块不
(上接第 32 页) 图 7 所示:9)套筒焊缝高出部分全部打磨平整,外观要求 光滑平整;10)Q100LY 和 Q345 芯材对接前要预热,预热 温度 150℃左右,层间温度不能大于 250℃,最终的预热工 艺与焊条选择需要焊接工艺评定后确定。 3 结论 (1)建立了巨型屈曲约束支撑的 ABAQUS 模型,对
图 3 新旧பைடு நூலகம்范风压高度变化系数对比
2.2.2 横风向、扭转风振等效风荷载的计算 《新荷规》对横风向和扭转风振进行了更明确的 规定。设计人员需了解什么情况下考虑横风向风振作 用,什么情况下考虑扭转风振作用。对体型简单规则 的建筑规范附录提供了简化计算公式,平面和立面体 型复杂的建筑宜通过风洞试验确定。 一般而言,以下两类建筑需要考虑横风向风振的 影响:1)建筑高度超过 150m 或高宽比大于 5 的高层
风荷载标准值
![风荷载标准值](https://img.taocdn.com/s3/m/27bf94c5dd88d0d233d46aa3.png)
风荷载标准值关于风荷载计算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,力,位移,加速度等)是高层建筑设计计算的重要因素。
脉动风和稳定风风荷载在建筑物表面是不均匀的,它具有静力作用(长周期哦部分)和动力作用(短周期部分)的双重特点,静力作用成为稳定风,动力部分就是我们经常接触的脉动风。
脉动风的作用就是引起高层建筑的振动(简称风振)。
以顺风向这一单一角度来分析风载,我们又常常称静力稳定风为平均风,称动力脉动风为阵风。
平均风对结构的作用相当于静力,只要知道平均风的数值,就可以按结构力学的方法来计算构件力。
阵风对结构的作用是动力的,结构在脉动风的作用下将产生风振。
注意:不管在何种风向下,只要是在结构计算风荷载的理论当中,脉动风一定是一种随机荷载,所以分析脉动风对结构的动力作用,不能采用一般确定性的结构动力分析方法,而应以随机振动理论和概率统计法为依据。
从风振的性质看顺风向和横风向风力顺风向风力分为平均风和阵风。
平均风相当于静力,不引起振动。
阵风相当于动力,引起振动但是引起的是一种随机振动。
也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风,根本就没有周期性风力会引起周期性风振,绝对没有,起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力。
横风向,既有周期性振动又有随机振动。
换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。
反映在荷载上,它可能是周期性荷载,也可能是随机性荷载,随着雷诺数的大小而定。
有的计算方法根据现有的研究成果,风对结构作用的计算,分为以下三个不同的方面:(1)对于顺风向的平均风,采用静力计算方法(2)对于顺风向的脉动风,或横风向脉动风,则应按随机振动理论计算(3)对于横风向的周期性风力,或引起扭转振动的外扭矩,通常作为稳定性荷载,对结构进行动力计算风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系数。
由于在结构的风振计算中,一般往往是第1振型起主要作用,因而我国与大多数国家相同,采用后一种表达形式,即采用风振系数βz,它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应,其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。
风荷载标准值
![风荷载标准值](https://img.taocdn.com/s3/m/ce0e604a700abb68a982fbc6.png)
风荷载标准值文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]风荷载标准值关于风荷载计算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,加速度等)是高层建筑设计计算的重要因素。
脉动风和稳定风风荷载在建筑物表面是不均匀的,它具有静力作用(长周期哦部分)和动力作用(短周期部分)的双重特点,静力作用成为稳定风,动力部分就是我们经常接触的脉动风。
脉动风的作用就是引起高层建筑的振动(简称风振)。
以顺风向这一单一角度来分析风载,我们又常常称静力稳定风为平均风,称动力脉动风为阵风。
平均风对结构的作用相当于静力,只要知道平均风的数值,就可以按结构力学的方法来计算构件内力。
阵风对结构的作用是动力的,结构在脉动风的作用下将产生风振。
注意:不管在何种风向下,只要是在结构计算风荷载的理论当中,脉动风一定是一种随机荷载,所以分析脉动风对结构的动力作用,不能采用一般确定性的结构动力分析方法,而应以随机振动理论和概率统计法为依据。
从风振的性质看顺风向和横风向风力顺风向风力分为平均风和阵风。
平均风相当于静力,不引起振动。
阵风相当于动力,引起振动但是引起的是一种随机振动。
也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风,根本就没有周期性风力会引起周期性风振,绝对没有,起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力。
横风向,既有周期性振动又有随机振动。
换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。
反映在荷载上,它可能是周期性荷载,也可能是随机性荷载,随着雷诺数的大小而定。
有的计算方法根据现有的研究成果,风对结构作用的计算,分为以下三个不同的方面:(1)对于顺风向的平均风,采用静力计算方法(2)对于顺风向的脉动风,或横风向脉动风,则应按随机振动理论计算(3)对于横风向的周期性风力,或引起扭转振动的外扭矩,通常作为稳定性荷载,对结构进行动力计算风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压;另一种为平均风压乘以风振系数。
第3章 风荷载
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风作用在建筑物表面上所引起的实际压力与来流风的 速度压的比值——风荷载体型系数
• 建筑物表面任一点的净风压力除以建筑物来流风压,再加权
平均
风洞试验
风载体型系数ms
• 描述了房屋表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律 ,主要与房屋的体型和尺度有关。
设计时采用各个表面风作用力的平均值
《高层混凝土规程》的补充规定
荷载与结构设计方法
第3章:风荷载
风的基本概念与类型
风 是大气层中空气的流动。由于地球表 面不同地区的大气层所吸收的太阳能量不同, 造成了各地空气温度的差异,产生的气压差驱 动空气从气压高的地方向气压低的地方流动, 即形成了风
常见的自然灾害风类型:
热带气旋、季风和龙卷风
3
1.1
热带气旋
1) 概念
发生在热带海洋上的大气漩涡,是热带低压、热带风暴、 台风和飓风的总称。
Ⅱ类场地,基本风压
,已知结构基本自振周期1.9s。
(墙厚300mm)
求:在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩
解:1、求风荷载标准值 wk = Z ms mZ w0
(1)基本风压值
(2)风荷载体形系数 (3)风压高度变化系数
为简化计算,将建筑物分为5段,每段顶标高取在楼层处, 每段中点距地面的距离作为计算风压高度,地面粗糙度,位于 城市郊区为B类,
多层房屋的风荷载
• 考虑风振的情形 (1) H>30m、H/B(窄边宽度)>1.5同时满足
(2) 自振周期T1>0.25s的高耸结构
(3) 跨度>36m的屋盖
高层建筑自振周期的确定
《荷载规范》
总风荷载的确定
风荷载的等效换算
例题
例∶已知剪力墙结构如图所示,38层,123.5m高,位于城市郊区
钢结构抗风设计
![钢结构抗风设计](https://img.taocdn.com/s3/m/e8e67c01bf1e650e52ea551810a6f524cdbfcb77.png)
钢结构抗风设计在建筑工程领域中,风荷载是一项极为重要的考虑因素。
风力对建筑物的影响必须得到合理的评估和处理,以确保建筑物的结构安全和稳定。
特别是对于钢结构建筑而言,抗风设计显得尤为关键。
1. 引言钢结构具有高强度、轻质化和良好的延展性等优势,广泛应用于高层建筑、大跨度屋盖和桥梁等。
然而,由于其相对较轻的自重和刚度较小的特点,钢结构在面对风力荷载时容易产生较大的振动和变形,因此抗风设计是至关重要的。
2. 风荷载的特点风荷载由于其变化迅速、不规则性和随机性,给抗风设计带来了一定的挑战。
风的作用不仅包括风速的压力,还包括流线型压力分布以及对影响范围内的建筑结构产生的扰动。
3. 风洞试验与数值模拟为了准确评估风荷载对建筑物的影响,常常使用风洞试验或数值模拟两种方法。
风洞试验能够模拟真实风场,通过实际的仪器测量和观察,得出结构响应和变形情况。
数值模拟则通过计算机模拟和仿真来获得建筑物在风荷载下的应力、变形等数据。
4. 钢结构强度与刚度设计钢结构抗风设计的基本原则是确保结构在受到风荷载时能够保持良好的刚度和强度。
通过合理的材料选择,构件布局和连接方式,可以增加钢结构的刚度和强度。
此外,适当的加固措施如设置剪力墙、抵消力矩等也能够提高结构的抗风性能。
5. 钢结构的减振措施为了控制钢结构在风荷载下的振动,减少结构振动对于舒适性和使用寿命至关重要。
钢结构的减振措施包括主动控制和被动控制两种方式。
主动控制通过加装减振器等主动设备来消耗结构的振动能量。
被动控制则通过在结构上设置阻尼器、阻尼板等来耗散振动能量。
6. 钢结构的风稳定性设计风稳定性是指结构在风荷载下保持稳定的能力。
钢结构在风荷载作用下会产生侧向偏转和扭转,因此设计时需考虑结构的风稳定性。
采用适当的结构形式、选择合理的刚度梁柱比和设置适当的稳定性系统,能够提高钢结构的风稳定性。
7. 混合结构与风荷载的分配混合结构将钢结构与其他材料的结构形式相结合,通常是钢结构和混凝土结构的组合。
膜结构风荷载
![膜结构风荷载](https://img.taocdn.com/s3/m/34ca575b0a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79c84.png)
膜结构风荷载下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析
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建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析在建筑结构设计中,风荷载与风力响应分析是至关重要的。
风是自然界中的一种常见力量,它对建筑物产生的压力和力学响应不能忽视。
本文将探讨建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析,并提供一些相关的实例和方法。
一、风荷载分析风荷载是指风对建筑物产生的压力和力学效应。
在建筑结构设计中,风荷载是必须考虑的重要因素之一。
首先,我们需要了解风荷载的来源和作用机制。
风荷载的来源主要是大气中的气压差异引起的。
当风经过建筑物时,会在建筑物表面产生压力差,从而产生荷载。
风荷载对建筑结构的影响有两个方面:一个是静风荷载,即常见的静态压力;另一个是动风荷载,即风速引起的动态效应。
对于风荷载的计算,常用的方法是按照国家规范进行计算。
这些规范提供了各种建筑类型和地区的风速概率分布曲线,以及建筑物的风荷载计算方法。
基于这些规范,结构设计师可以确定不同风速下的静风压力,并结合建筑结构的特点进行计算。
二、风力响应分析风力响应分析是指建筑物在受到风荷载时的结构响应分析。
建筑物在受到风荷载时会产生形变和应力,而风力响应分析旨在评估和控制这些响应,确保建筑物的稳定性和安全性。
常见的风力响应分析方法包括静力分析和动力分析。
静力分析是一种简化的方法,通常用于预估建筑物在可能的最大风荷载下的位移和应力。
动力分析则更为复杂,考虑了风荷载的动态效应以及结构的振动特性。
对于静力分析,常用的方法是等效静态法。
该方法的基本思想是将动态风荷载转化为与之等效的静态风荷载,从而简化结构的分析和设计。
这种方法适用于一些简单的建筑结构,但对于复杂的结构则需要考虑动力分析。
动力分析的方法有很多种,其中一种常见的方法是模态分析。
模态分析考虑了建筑物的固有振动特性,通过计算建筑物的模态响应来评估风力响应。
这种方法对于高层建筑等柔性结构尤为适用,能够更准确地预测结构的响应。
三、风荷载与风力响应的实例下面以高层建筑为例,说明风荷载与风力响应的分析过程。
第3章1-风荷载
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s ——第i个表面的风载体型系数;
ai ——第i个表面法线与总风荷载作用方向的夹角。
3.2 风荷载
3.2.2总体风荷载和局部风荷载
W z z0 (s1B1 cos1 s 2 B2 cos2 ... sn Bn cosn )
3.2 风荷载
3.2.3风洞试验
风洞试验要求在风 洞中能实现大气边界层 内风的平均风剖面、紊 流和自然流动,即能模 拟风速随高度的变化, 大气紊流纵向分量与建 筑物长度尺寸应具有相 同的相似常数。一般, 风洞尺寸达到宽2-4m、 高2-3m、长5-10m时可满 足要求。
3.2 风荷载
例题3-1
计算具有右图平面的 框架-剪力墙结构的总 风荷载及其合力作用 点。18层,高58m, H/B=1.72,D类地区, 地区标准风压 w0=0.70kN/m2。
-0.7
+0.4
-0.7
0 +0.8
-0.5 -0.5
0
-0.5
3.2 风荷载
4.风振系数 z
稳定风压(平均风压——静力): 风速的平均值产生的风压, 使建筑 物产生静侧移; 波动风压——动力:实际风速产生的风压,在平均风压附近 波动。
它把圣保罗大教堂与新的泰特现代艺 术画廊和星球剧院联系起来。这座泰 晤士河上的“千年桥”耗资1820万英 镑,2000年6月10日首次向公众开放时, 桥身出现明显摆动,三天后被迫关闭。 有关部门在这座350米长的步行桥上加 装了91个类似汽车减震器的装置,方 得以重新向公众开放。重新开放后的 千年桥热闹非凡。
伦敦千年桥
4.风振系数 z
3.2 风荷载
考虑范围: 房屋结构 H>30m 且 H/B>1.5 高耸结构 T1>0.25s
风荷载对建筑物稳定性的影响分析
![风荷载对建筑物稳定性的影响分析](https://img.taocdn.com/s3/m/27e7a2530a4e767f5acfa1c7aa00b52acfc79ca1.png)
风荷载对建筑物稳定性的影响分析在建筑设计与结构工程中,风荷载是一个重要而复杂的考虑因素。
风力与建筑物的相互作用,往往能够产生巨大的力量,对建筑物的稳定性产生直接的影响。
本文将对风荷载对建筑物稳定性的影响进行分析和探讨。
1. 风荷载的基本原理与分类首先,我们来了解一下风荷载的基本原理。
风力是空气流动产生的结果,具有导向性和不规则性,因此风荷载的作用对建筑物结构来说是不均匀、不规则的。
风荷载主要分为静风荷载和动风荷载两种。
静风荷载是指在建筑物的静止状态下,由于大气压差产生的风力作用。
静风荷载主要通过压力作用于建筑物的表面,对建筑物产生压力和吸力的力量。
而动风荷载则是指建筑物受到动力风作用时产生的力量。
动风荷载主要通过风的速度和背景压力差来计算,对建筑物产生水平和竖向的载荷。
2. 建筑物稳定性的风险与挑战风荷载对建筑物的稳定性产生直接的影响,因此在建筑设计中必须对其进行充分的考虑。
如果不合理估计风荷载,建筑物可能会因为风力过大而失去平衡,导致倒塌和破坏。
在地震多发的地区,风力的影响还会与地震力相互作用,增加建筑物的风险。
另外,对于高层建筑和特殊形态建筑,由于其结构特点和高度差异,风荷载的影响更加明显。
高层建筑会因为风力造成的摆动而产生动态影响,给人居住和工作带来不适甚至风险。
一些特殊形态建筑,如大跨度的桥梁和拱形建筑,受到风力的作用可能产生剧烈的振动和变形,降低其稳定性。
3. 建筑物的风荷载分析与抗风设计为了确保建筑物在风荷载下的稳定性,建筑工程师需要进行风荷载的详细分析和抗风设计。
首先,他们需要了解当地的气象条件,包括气候类型、最大风速、风向等。
然后,他们会把这些数据与相关标准和规范进行比对,以确定建筑物所需的风荷载参数。
接下来,工程师会使用风洞实验、数值模拟和经验公式等方法,进行风荷载的计算和分析。
风洞实验可以通过实验证明建筑物在不同风速下的受力情况,并帮助优化建筑物的结构和形态。
数值模拟则可以依据建筑物的几何形状和风场数据,模拟风荷载的分布和受力情况。
动力荷载的分类
![动力荷载的分类](https://img.taocdn.com/s3/m/ec7a8e5af56527d3240c844769eae009581ba297.png)
动力荷载的分类
动力荷载是指建筑物或其他结构在正常使用和特殊情况下所承受的外
部荷载。
动力荷载来源于地震、风等自然现象以及人为因素。
按照不
同的来源,动力荷载可以分为自然动力荷载和非自然动力荷载两类。
自然动力荷载主要包括地震荷载和风荷载两种。
地震荷载:地震是指地球内部能量的释放,产生的能量波传播到地面
引起地震动,导致建筑物的振动和变形。
地震荷载是由地震引起的结
构振动荷载,它的特点是持久时间短,且含有各种频率的波动,对建
筑物的破坏性很强。
风荷载:风荷载主要包括静风荷载和动风荷载。
静风荷载是指建筑物
在静止风力作用下所承受的荷载,而动风荷载是指建筑物在风速变化
或风向变化时所承受的荷载。
风荷载的大小和建筑物的形状、风速、
地形等因素有关。
非自然动力荷载主要包括机械荷载和人员荷载两种。
机械荷载:机械荷载是指由设备或其他机械设施产生的荷载,如电梯、升降机、起重机等。
机械荷载的大小和设备自身的重量、人员和物品
的总质量、运行速度等因素有关。
人员荷载:人员荷载是指建筑物承受的人员荷载,包括常规和非常规荷载。
常规荷载是指建筑物设计时考虑的人员荷载,非常规荷载是指可能因特殊情况(如集会、演出等)而增加的人员荷载。
人员荷载的大小和建筑物的用途、人员数量、分布等因素有关。
总之,动力荷载广泛存在于建筑物的使用和特殊情况下,对建筑物的破坏极大,因此在设计建筑物时必须考虑各种动力荷载的因素以及相应的防护措施。
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高层建筑横向承载力摘要:随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。
一般而言,高层建筑物占地面积少,建筑面积大,造型独特,相对集中。
这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。
但是高层建筑物上风荷载也越来越大,导致水平荷载不断增大。
因此,高层建筑物需要较大的承载力和刚度来解决水平荷载的问题。
关键词:风载荷高层建筑物影响在高层建筑中,竖向荷载对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。
因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比;另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。
对一些较柔的高层建筑,风荷载是结构设计的控制因素,随着建筑物高度的增高,风荷载的影响越来越大。
高层建筑中除了地震作用的水平力以外,主要的侧向荷载是风荷载,在荷载组合时往往起控制作用。
因此,高层建筑在风荷载作用下的结构分析与设计引起了研究人员和工程师们的重视。
建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。
高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,应符合下列要求:1、应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;2、应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;3、对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强。
高层建筑的结构体系尚宜符合要求:结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。
风荷载是结构的重要设计荷载,特别对于高耸结构(如烟囱、塔架、桅杆等)、高层建筑、大跨度桥梁、冷却塔、屋盖等,有时甚至起到决定性的作用,因而抗风设计是工程结构中的重要课题。
近二十年来,国内外建造了超高层建筑和大跨度结构。
对这些限高层建筑结构风荷载和风震响应的计算分析,确保高层建筑物的质量是十分必要的。
参考文献:[1]黄本才,结构抗风分析原理及应用[M],天津:同济大学出版社,2001,1-7[2]张向庭.工程抗风设计计算手册[M],北京:中国建筑工业出版社,1998[3]GB50009)2001建筑结构荷载规范[S],2001,北京:中国建筑工业出版社,2002lateral capacity of high-rise buildingAbstract: with the development of economy, high-rise buildings in recent years, especially the shape of complex tall building has been booming development. In general, the tall building covers an area of less, a building area of large, distinctive modelling, relatively concentrated. This characteristic makes the high-rise buildings in densely populated cities develop rapidly. But high-rise building wind load is bigger and bigger, resulting in an increasing horizontal load. Therefore, high-rise buildings larger bearing capacity and stiffness are needed to solve the problem of horizontal load.Keywords: wind load in high-rise buildingsIn high-rise buildings, the vertical load important influence on structure design, but the horizontal load is plays a decisive role. Because construction self-respect and floor use load on axial force and bending moment caused by the vertical component of values, the direct ratio and building height only once; And horizontal load on the structure of the overturningmoment, and thus caused by the axial force in the vertical component, is the direct ratio and building height twice; On the other hand, for a certain height building, vertical load is substantially constant value, and as a horizontal load of wind load and earthquake action, its value is as the change of structure performance of different and have bigger. The formation of some soft high-rise buildings, wind load is structure design of the control factors, increased along with the height of the building, the influence of wind load is bigger and bigger. In the high-rise building in addition to the seismic action of horizontal force, the main lateral load is wind load, the load combination often on the control effect. Therefore, the structure of the high-rise building under wind load analysis and design caused the attention of the researchers and engineers. Architectural design should accord with the requirement of seismic conceptual design, no serious irregular design scheme should be adopted. System should not adopt a serious irregular structures of tall building, shall meet the following requirements:1, should have the necessary capacity, stiffness and deformation ability;2, part of the structure or component shall be avoided as far as damage caused by the loss of the whole structure under gravity load, wind load and earthquake action ability;3, the weak parts that may occur, should take effective measures to strengthen.High-rise building structure system is proper requirements: structure of vertical and horizontal layout should be reasonable distribution of stiffness and bearing capacity, avoid the local mutation and torsion effect to form a weak positions. Wind load is an important design load of the structure, especially for tall structures such as chimneys, tower and mast, etc.), high-rise buildings, long-span Bridges, cooling towers, roof, etc., sometimes even play a decisive role, and wind resistance design is a important subject in engineering structures.Over the past twenty years, built high-rise buildings and large span structure at home and abroad. Limit on the high-rise building wind load and wind vibrationresponse of structure calculation and analysis, to ensure the quality of the tall building is very necessary.References:[1] ben-cai huang, the principle and application of structural wind resistance analysis [M]. Tianjin: tongji university press, 2001, 1-7[2] Zhang Xiangting. Wind-resistant design of engineering calculation handbook [M], Beijing: China building industry press, 1998Load code for the design of building structures [3] GB50009) 2001 [S], 2001, Beijing: China building industry press, 2002。