第三章 风荷载

地面粗糙度类别划分
《建筑结构荷载规范》将地面粗糙度分成A B C D四类。P48
A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； 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。
观测场地空旷平坦地面
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上，离地10m高→B类
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迎风面墙受压力
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屋顶受吸力
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侧墙受吸力
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背风面墙受吸力
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单层双坡屋面房屋各个面上的风力分布
垂直指向建筑物表面的产生压力 垂直离开建筑物表面的产生吸力
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当风流经房屋时，对房屋的不同部位会产生不同的效果。有压力也有吸力。 空气流动还会产生涡流，对房屋局部会产生较大的压力或吸力。
侧 如图，风流经房屋时对房屋的作用，迎风
P46
由图可知：
1、大城市市区、城市市
550
区、乡镇和郊区及开阔
水面和沙漠的粗糙度依
次减小。
不同地面粗糙度影响下的风速剖面. 图
2、地面越粗糙， 风速变 化越慢，HT越大。
3、反之，地面越平坦， 风速变化越快，HT越小。
4、一般大城市市区HT为 550m；城市市区HT为 450m；乡镇和城市郊区 HT为350m；开阔水面和 沙漠HT为300m。
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
（3-25）
查表
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1、风压高度来自百度文库化系数 μz
风速会受到地面建筑物的摩擦而减小，风速随离地面高度增加而
增大，通常认为在离地面高度300m~550m时，风速不再受地面粗糙度
的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之为梯度风高度HT 。
他结构（自重较轻的钢木主体结构） ，这类结构风荷g载很重重要力，加计速算度m
风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本风v0压应适平 当均 提风 高速 ，m/ s
并应由有关的结构设计规范具体规定。
全国不同的地理位置，
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3.5 结构抗风计算的几个重要概念
➢ 一、结构的风力和风效应
风速 在建筑物表面 风压 沿表面积分 风力（三个分量）
第三章 风荷载
飓风、台风，对建筑物造成严重破坏。
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3.1 风的有关知识
➢ 一、风的形成 风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
➢ 二、两类性质的大风 1、台风（飓风）
热带海洋上空产生的一种气旋 2、季风
冬季：大陆冷，海洋暖，风：大陆→海洋 夏季：大陆热，海洋冷，风：海洋→大陆
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➢ 三、我国的风气候总况
基本风压：观测场地空旷平坦地面上，离地10m高，用风速仪测得
10min平均风速资料→统计分析确定50年一遇的基本风速v0 （m/s） →
得到当地的基本风压值w0 （kN/m2） 。
w0 2gv02
基本风压按规范表格给出的50年一遇的风压值采w用0 ，但单 不得位小面于积上的
0.3kN／m2。 对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比空 较气 敏单 感位 的体 其积重
v0 平均风速m/s
• 不全 同国 的地不理同位的置地，理大位气置条，件大 是气 不的 同的/ ，g的γ和值g均 值不 也相 不同 相， 同风 。速v0与离地
• 为了比较不同地区风压的大小，必须对测量高度、地貌环境进行 统一规定。
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全国各城市的基本风压值
全国672个地点的基本气象台（站）
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➢ 二、基本风压w0
风力 大
小
台湾、海南、南海诸岛 东南沿海地区 东北、华北、西北地区 青藏高原 长江中下游、黄河中下游地区 云贵高原
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➢ 四、风力等级 • 风力等级简称风级，是风强度（风力）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，故又称为 “蒲福风力等级”。 • 它最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、海浪等的影响大小分 为0~12级，共13级。 • 风速越大，风级越大。 • 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。
• 主要侧向荷载之一 载风
• 水平风压（静力作用） 荷 • 振动效应（动力作用）
依据当地风速资料确定基本风压
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测量高度 地貌环境
基本风速（抗风设计的基本数据）
➢ 一、风速与风压的关系（由流体力学中的伯努利方程得到）
w0 2gv02
w0 单位面积上的风压力kN/m2 空气单位体积重力kN/m3 g重力加速度m/s2
风
迎
背
面为压力（用“+”号表示），侧风面及背
风面为吸力（用“-”号表示），由于存在
➢ 二、顺风向风荷载标准值
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
《建筑结构荷载规范》
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2、风荷载体型系数 μs
它描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律（压力或吸力），主要与 房屋的体型和尺度有关，由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题，对于 不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验测得。
风流经建筑物所产生的风力
顺风向风力：PD 横风向风力：PL 扭风力矩：PM
风效应：由风力产生的结构内力、位移、速度、加速度响应等。一般情况 下风扭力矩数值很小，工程上可不予考虑，仅当结构有较大偏心时，才计及风扭 力矩的影响。顺风向风力和横风向风力是结构设计主要考虑的对象。P53
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➢ 二、顺风向风荷载标准值
风压高度变化系数 μz的取值方法
表3-5 风压高度变化系数μz
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表3-5 风压高度变化系数μz
由图可知： 1、大城市市区、城市市区、乡镇和郊区及开阔水面和沙漠的粗糙度依次减小。 2、地面越粗糙， 风速变化越慢，HT越大。 3、反之，地面越平坦， 风速变化越快，HT越小。 4开、阔一水般面大和城沙市漠市H区T为H3T为 00m55。0m；城市市区H. T为450m；乡镇和城市郊区HT为350m；
风力等级表3-1
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• 2004年从国际空间站拍摄的飓风“伊万” 云图 • 风速在200km/h以上
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飓风“伊万”摧毁的房屋
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超高层结构、高耸结构、桥梁、 大型公共项目等，必要时需进行风 洞试验，测试风荷载对结构的作用， 从而为结构设计提供依据。
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3.2 风压
风压的定义：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，即风压。风速→风压