04-风荷载精简
风荷载计算——精选推荐
风荷载计算风荷载计算4.2风荷载当空⽓的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表⾯形成压⼒或吸⼒，这些压⼒或吸⼒即为建所受的风荷载。
4.2.1单位⾯积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的⼤⼩与建筑地点的地貌、离地⾯或海平⾯⾼度、风的性质、风速、风向⾼层建筑结构⾃振特性、体型、平⾯尺⼨、表⾯状况等因素有关。
垂直作⽤于建筑物表⾯单位⾯积上的风荷载标准值按下式计算：式中：1.基本风压值Wo按当地空旷平坦地⾯上10⽶⾼度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年⼀遇的值确定的风速V0(m/s)按公式确定。
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，基本风压采⽤100年重现期的风压值；对风荷载是否敏主要与⾼层建筑的⾃振特性有关，⽬前还没有实⽤的标准。
⼀般当房屋⾼度⼤于60⽶时，采⽤100年⼀风压。
《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地⽅的设计基本风压。
2.风压⾼度变化系数µz《荷载规范》把地⾯粗糙度分为A、B、C、D四类。
A类：指近海海⾯、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类：指⽥野、乡村、丛林、丘陵及房屋⽐较稀疏的城镇及城市郊区；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；风荷载⾼度变化系数µz⾼度（m)地⾯粗糙类别A B C D5 1.17 1.00 0.74 0.6210 1.38 1.00 0.74 0.6215 1.52 1.14 0.74 0.62 计算公式20 1.63 1.25 0.84 0.62 A类地区=1.379(z/10)0.2430 1.80 1.42 1.00 0.62 B类地区= (z/10)0.3240 1.92 1.56 1.13 0.73 C类地区=0.616(z/10)0.4450 2.03 1.67 1.25 0.84 D类地区=0.318(z/10)0.660 2.12 1.77 1.35 0.9370 2.20 1.86 1.45 1.0280 2.27 1.95 1.54 1.1190 2.34 2.02 1.62 1.19100 2.40 2.09 1.70 1.27150 2.64 2.38 2.03 1.61200 2.83 2.61 2.30 1.92250 2.99 2.80 2.54 2.19300 3.12 2.97 2.75 2.45350 3.12 3.12 2.94 2.68400 3.12 3.12 3.12 2.91≥450 3.12 3.12 3.12 3.12位于⼭峰和⼭坡地的⾼层建筑，其风压⾼度系数还要进⾏修正，可查阅《荷载规范》。
第4章 风荷载
第四章风荷载主要内容：¾4.1 风的有关知识¾4.2 风压¾4.3 结构抗风计算的几个重要概念¾4.4 顺风向结构风效应¾4.5 横向结构风效应4.1 风的有关知识1 . 风的形成由于存在压力差或气压梯度，空气从气压高的地方向气压底的地方流动而形成风。
2 . 两类性质的大风1.台风弱的热带气旋→引入暖湿空气→在涡旋内部产生上升和对流运动→加强涡旋→‥‥‥→台风2.季风冬季：大陆冷，海洋暖，风：大陆→海洋夏季：大陆热，海洋凉，风：海洋→大陆3. 我国的风气候总况我国的风气候总体情况如下：(1)台湾、海南和南海诸岛，由于地处海洋，年年受台风直接影响，是我国的最大风区。
(2)东南沿海地区由于受台风影响，是我国大陆上的大风区。
风速梯度由沿海指向内陆。
台风登陆后，由于受地面摩擦的影响，风速能弱很快，在离海岸100km处，风速约减小一半。
(3)东北、华北和西北地区是我国的次大风区，风速梯度由北向南，与寒潮入侵路线一致。
华北地区夏季受季风影响，风速有可能超过寒潮风。
黑龙江西北部处于我国纬度最北地区，它不在蒙古高压的正前方，因此那里的风速不大。
(4)青藏高原地势高，平均海拔4-5km，也属较大风区。
(5)长江中下游、黄河中下游是小风区，一般台风到此已大为减弱，寒潮风到此也是强弩之末。
(6)云贵高原处于东亚大气环流的死角，空气经常处于静止状态，加之地形闭塞，形成我国最小风区。
4. 风级为了区分风的大小，根据风对地面（或海面）物体影响程度，常将风划分为13个等级。
风速越大，风级越大，由于早期人们还没有仪器来测定风速，就按照风所引起的现象来划分风级。
风的13个等级如表4-1所示。
b w m w（5）基本风速的重现期设基本风速的重现期为T0年，则1/T为每年实际风速超过基本风速的概率，每年不超过基本风速的概率为：基本风压：当地比较空旷平坦地面上，离地10m高处统计所得50年一遇10分钟时距内的最大风速。
《风荷载规范讲解》课件
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。
风荷载计算步骤
风荷载计算步骤风荷载是指风对建筑物或结构物产生的力的作用，是结构设计中必须考虑的重要因素之一。
正确计算风荷载可以确保建筑物的安全性和稳定性。
下面将介绍风荷载计算的步骤。
1. 确定设计风速：首先需要确定设计风速，设计风速是指建筑物所在地区的设计标准风速。
一般根据地理位置和气象数据进行确定，以保证建筑物在最不利的气象条件下仍能安全运行。
2. 确定风荷载标准：根据国家相关规范和标准，确定适用的风荷载标准。
不同类型的建筑物和结构物有不同的风荷载标准，如住宅建筑、工业厂房、大跨度桥梁等。
3. 确定风荷载系数：根据风荷载标准，确定适用的风荷载系数。
风荷载系数是考虑不同部位、不同形状和不同高度的建筑物所受风荷载的系数。
一般包括静阵风荷载系数、动阵风荷载系数、局部风压系数等。
4. 确定风荷载作用方向：根据建筑物或结构物的形状和方向，确定风荷载的作用方向。
一般将风荷载分为垂直方向和水平方向的作用。
5. 计算垂直方向风荷载：根据建筑物或结构物的面积和垂直方向风荷载系数，计算垂直方向的风荷载。
垂直方向风荷载一般作用于建筑物的屋面、墙面等垂直结构。
6. 计算水平方向风荷载：根据建筑物或结构物的形状和水平方向风荷载系数，计算水平方向的风荷载。
水平方向风荷载一般作用于建筑物的梁、柱、桁架等水平结构。
7. 考虑风荷载组合：在设计中，需要考虑不同作用方向的风荷载同时作用时的情况。
根据设计标准的要求，计算不同组合情况下的风荷载。
8. 结构分析和验算：根据计算得到的风荷载，在结构分析中考虑其作用，进行结构的强度和稳定性验算。
确保建筑物或结构物在风荷载作用下具有足够的安全性和稳定性。
以上就是风荷载计算的基本步骤。
在实际工程中，还需要考虑其他因素，如地形、建筑物周围环境、建筑物的特殊形状等。
风荷载计算是结构设计的重要内容，合理计算风荷载可以为建筑物的安全运行提供保障。
风荷载标准值精编
风荷载标准值精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986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。
第四章 风荷载剖析
三、风速或风压的换算
基本风压是按照规定的标准条件得到的，在分析当地风速资料时， 往往会遇到实测风速的高度、时距、重现期不符合标准条件的情况，因 而必须将非标准条件下实测风速资料换算为标准条件下的风速资料，再 进行分析。
（一）不同高度换算
当实测风速高度不是10m标准高度时
V Vz
式中 V——标准条件10m高度处时距为10分钟的平均风速（m/s）；Vz—
飓风
14.0
— 摧毁极大 海浪滔天
118-133 64-71
32.7-36.9
134-149 72-80
37.0-41.4
150-166 81-89
41.5-46.1
167-183 90-99
46.2-50.9
184-201 100-108
51.0-56.0
202-220 109-118
56.1-61.2
基本风速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。
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）。
风力 等级
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
表4.1 蒲福风力等级表
名称
静风 软风
海面状况浪高/m 一般 最高
第三章 风荷载
第二十六页，共26页。
2.6.3 抗震结构延性要求和抗震等级
一、延性结构 1、结构的延性 延性是指构件和结构屈服后，具有承载能力 不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力 的一种性能，一般用延性比表示延性，即塑性 变形能力的大小。 塑性变形可以耗散地震能量，大部分抗震 结构在中震作用下都进入塑性状态而耗能。
第二十一页，共26页。
第一阶段设计中，除要满足承载力及侧向位移限 制要求外，还要满足延性要求。延性要求通过采取一 系列抗震措施来实现。
在某些情况下，要求进行第二阶段验算，即罕 遇地震作用下的计算，以满足弹塑性层间变形的 限制要求，以防倒塌。
第十六页，共26页。
2.6.1 承载力验算 应保证结构在可能同时出现的各种外荷载
z
1 z z
第六页，共26页。
z ——振型系数，对于质量和刚度沿高度分布比较
均匀的弯剪型结构，可近似取z/H；
——脉动增大系数。
第七页，共26页。
第八页，共26页。
三、总体风荷载与局部风荷载
总体效应是指作用在建筑物上的全部风荷 载使结构产生的内力及位移。
局部效应是指风载对建筑物某个局部产生的 内力及变形。
1、总风荷载 为建筑物各个表面承受风力的合力，是沿
高度变化的线荷载。
z zz0 ( s 1 B 1 c1 o s 2 B 2 c s2 o .. s s . B n n . c .n ) o .
2、局部风载
在某些风压较大的部位，要考虑局部风载对某些 构件的不利作用。
第九页，共26页。
2016年Ch04-2风荷载
w(z)= gz s z(z) w0
表 8.6.1
规范P62；；教材57
《荷载与结构设计方法》
土木工程学院
《荷载与结构设计方法》
土木工程学院
5 横风向风振
5.1 涡激共振
横风向风振
由不稳定的空气动力特性形成的， （对细柔性结构应考虑）
5 横风向风振
——雷诺数Re
惯性力=单位面积上的压力 v2/2 · 面积 A
《荷载与结构设计方法》
土木工程学院
《荷载与结构设计方法》
土木工程学院
4 顺风向风振
一、结构的风力和风效应
4 顺风向风振
二、平均风与脉动风 顺风向风速时程曲线
平均风速
v —长周期成分，周期一般在 10min 以上
vf
t
脉动风速vf —短周期成分，周期一般只有几秒钟
v(t)
v
结构上的风力 顺风向力→PD 、 横风向力→ PL 、扭力矩→ PM 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
4 顺风向风振
P57【例 4-1】：某钢筋混凝土框架剪力墙建筑，质量和外形沿高度 均匀分布，平面为矩形截面，房屋总高度 H=100m ，迎风面宽度 B=45m，建于C类地区，基本风压值 0.55kN/m2。求垂直于建筑物表 面上风荷载标准值及建筑物基底弯矩。 1.沿建筑高度分区段-10段，每段计算风荷载 标准值； 2.风荷载体型系数（附录二37或47） 3.风压高度变化系数（P49表4.5） 4.风振系数 （1）共振分量因子R（结构基本周期） （2）背景分量因子Bz（振型和相关系数） 5.据各区段中点风压值求弯矩
wz= s z(z) w0
脉动风压：？
应按随机理论计算或简化
风荷载
作用在建筑物表面的单位面积上的风荷载标准值可按下式计算：式中——基本风压值(kN／m2)——风压高度变化系数；——风荷载体型系数；——z高度处的风振系数。
1．基本风压值基本风压值与风速大小有关，荷载规范给出了各城市、地区的基本风压值。
多层建筑和一般高层建筑取重现期为50年的风压值计算，特别重要的高层建筑，要取重现期为100年的风压值计算。
2.风压高度变化系数离地面的高度愈大，风速也愈大；愈是空旷的地面，风速也愈大。
基本风压值是根据各地区空旷平坦地面上离地面10m处测出的10分钟平均最大风速计算得到的，因此在不同的地面上和不同的高度处，风压值要乘以系数。
3．风荷载体型系数风对建筑物表面的作用力并不等于基本风压值。
当风经过房屋时，在迎风面产生压力，在背风面产生吸力，在侧面可能产生吸力或压力，而且风对各个表面的作用力也不均匀。
在计算时，采用各个表面的平均风作用力，该平均风作用力与基本风压值的比值称为风荷载体型系数。
4．风振系数由于风速、风向的不断变化，作用在建筑物表面上的风压(吸)力也在不停的变化，房屋会产生微小的振动。
这种波动风压在建筑物中引起的动力效应与建筑物的柔度有关，高度较大，较柔的高层建筑的动力效应较大。
基本风压值是取上下波动着的风压的平均值。
在一般低层及多层建筑中，把风作用近似看成稳定风压，按静力方法计算其效应。
在高层建筑中不可忽略风的动力效应。
为了简化，计算时仍用静力方法，但用风振系数把基本风压适当加大。
规范规定只在高度大于30m，且高宽比大于1.5的房屋结构中计算值，其余情况下取=1.0。
1、。
《荷载与结构设计方法》第4章-风荷载PPT课件
➢ 确定基本风压 ➢ 确定风荷载体型系数或局部风压体型系数 ➢ 确定风压高度变化系数 ➢ 确定结构基本周期 ➢ 确定脉动风荷载的空间相关系数 ➢ 确定振型系数 ➢ 确定脉动风荷载的背景分量因子 ➢ 确定脉动风荷载的共振分量因子 ➢ 确定风振系数。 ➢ 确定风荷载标准值
2021
43
第4章 风荷载
2021
30
第4章 风荷载
风压-局部体型系数
➢在角隅、檐口、边 棱处和在附属结构 的部位，局部风压 会超过按风荷载体 型系数计算出的平 均风压。
E/5
Sa
Sb
D
B
H
迎风面
1.0
侧面
Sa
Sb
-1.4 -1.0
-0.6
➢封闭式矩形平面房屋的局部体型系数 ➢非直接承受风荷载的围护构件的折减系数
2021
➢ 时距越大，风速越小 ➢ 高度越大，风速越大（梯度风高度范围内） ➢ 地面越粗糙，风速越小 ➢ 重现期越长，风速越大
2021
8
第4章 风荷载
风压-风速与风压的关系
理想状态：
流向 小股气流
高压气幕
建筑物 w1dA
dl
压力线
(a)
(b)
w
=
1 2
ρv2
w 1 v2 1 v2
2
2g
(w1 + dw1)dA
新规范提高了C、D两类地 面粗糙度（大城市市区）的 梯度风高度，why?
➢ 风压高度变化系数：任一高度、任一地貌条件下的风 压与基本风压的比值，表4-8。
2021
14
第4章 风荷载
风压-风荷载体型系数：风压分布规律
侧风面
_
迎风面
风荷载计算方法
风荷载计算方法1. 引言风荷载是指风力对建筑物或结构物的作用力，是工程设计中必须考虑的重要因素之一。
风荷载计算是为了确保建筑物或结构物在风力作用下的安全性和稳定性。
本文将介绍风荷载计算的方法和步骤，包括风荷载标准、风压系数的确定、风荷载计算公式的推导和建筑物的抗风设计。
2. 风荷载标准风荷载计算应根据当地的风荷载标准进行。
常见的风荷载标准有国家标准《建筑抗风设计规范》（GB 50009）和《大型钢制烟囱抗风设计规范》（DL/T 5364）等。
风荷载标准中包含了地区的平均风速、风向频率、极值风速等统计数据，以及建筑物的抗风等级和风荷载系数等参数。
在进行风荷载计算时，需要根据标准提供的数据进行相应的转换和计算。
3. 风压系数的确定风压系数是风荷载计算中的重要参数，用于计算风荷载对建筑物或结构物的作用力。
常用的风压系数有局部风压系数、结构动力系数和建筑物整体风压系数等。
局部风压系数是指建筑物表面某一特定位置的风压系数，例如墙面、屋顶等。
结构动力系数是指结构物的振动特性对风荷载的响应程度，可以通过振动试验或计算方法进行确定。
建筑物整体风压系数是指建筑物各个部位风压系数的加权平均值，用于计算整体的风荷载。
风压系数的确定需要考虑建筑物的尺寸、形状、高度、表面粗糙度和周围环境等因素。
根据不同情况，可以参考风荷载标准或进行风洞试验等手段来确定风压系数。
4. 风荷载计算公式的推导风荷载计算公式是根据风荷载标准和风压系数确定的，用于计算风荷载的大小和作用方向。
常见的风荷载计算公式有平均风压公式、动压公式和暴风雨风荷载公式等。
平均风压公式是根据建筑物表面的局部风压系数和标准的平均风速来计算风荷载的。
动压公式是在考虑结构动力和相应的风压系数的基础上进行计算的。
暴风雨风荷载公式是考虑风速和时间变化的情况下进行计算的。
风荷载计算公式的推导需要根据具体的风荷载标准和建筑物的参数进行，可以通过理论分析和实验结果进行验证和修正。
风荷载计算方法与步骤
风荷载计算方法与步骤1风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。
1.1单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。
垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值ω（KN/m2）按下式计算：ω风荷载标准值（kN/m2）=风振系数×风荷载体形系数×风压高度变化系数×基本风压1.1.1基本风压按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的最大值确定的风速v0(m/s)，再考虑相应的空气密度通过计算确定数值大小。
按公式确定数值大小，但不得小于0.3kN/m2，其中的单位为t/m3，单位为kN/m2。
也可以用公式计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。
1.1.2风压高度变化系数风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。
规范以B类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。
粗糙度类别 A B C D300 350 450 5000.12 0.15 0.22 0.3场地确定之后上式前两项为常数，于是计算时变成下式：1.1.3风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面；（5）未述事项详见相应规范。
2）群体风压体形系数详见规范规程。
3）局部风压体形系数檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于 2.0。
未述事项详见相应规范规程。
1.1.4风振系数对于高度H大于30米且高宽比的房屋，以及自振周期的各种高耸结构都应该考虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
4风荷载
Flow lines
Windward wall
Leeward wall
Air moving away from surface
Suction on Roof
Air moving towards surface
Suction
Pressure
Pressure on Windward wall Suction on Leeward wall
二、脉动增大系数
x π / 6 1 (1 x )
2 2
4/3
x 30 / w T
0
2
1
4 风荷载
脉动增大系数
上表对应的是B类地区，对于A、C、D类地区
应将基本风压乘以1.38、0.62和0.32后代人
4 风荷载
三、结构振型系数
对高耸构筑物可按弯曲型考虑，结构第1振型系数：
z 4 z 1 z 2( ) ( ) ( ) H 3 H 3 H
五、 远海海面和海岛基本风压
远海海面和海岛修正系数
距海岸距离 /km 修正系数 <40 1.0 40～60 1.0～1.1 60～100 1.1～1.2
4 风荷载
六、我国基本风压分布特点
(1) 台湾、海南和南海诸岛由于地处海洋，常年受台风的直 接影响，是我国最大的风区。 (2) 东南沿海地区由于受台风影响，是我国大陆的大风区。 (3) 东北、华北和西北地区是我国的次大风区 (4) 青藏高原地势高，平均海拔在4～5 km，属较大风区。 (5) 长江中下游、黄河中下游是小风区，一般台风到此已大 为减弱，寒潮风到此也是强弩之末。 (6) 云贵高原处于东亚大气环流的死角，空气经常处于静止 状态，加之地形闭塞，形成了我国的最小风区。
04风荷载
第四章风荷载4.1风的有关知识4.2风压4.3结构抗风计算的几个重要概念4.4 顺风向结构风效应4.5 横风向结构风效应二、两类性质的大风1、台风⇒弱的热带气旋性涡旋⇒辐合气流将大量暖湿空气带到涡旋内部⇒形成暖心（涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降）⇒低涡增强⇒辐合加强⇒。
（循环）⇒台风(typoon)⇒台风名字热带气旋按中心附近地面最大风速划分为四个等级名称属性台风 （Typhoon）最大风速出现＞32．6米/秒，也即12级以上（64海里/小时或以上）强热带风暴 (Severe tropical storm)最大风速出现24．5-32．6米/秒，也即风力10-11级（48-63海里/小时）热带风暴 (Tropical storm)最大风速出现17．2-24．4米/秒，也即风力8-9级（34-47海里/小时）热带低压 (Tropical depression)最大风速出现＜17．2米/秒，也即风力为6-7级（22-33海里/小时）发布的信息属性消息远离或尚未影响到预报责任区时，根据需要可以发布“消息”，报道编号热带气旋的情况，警报解除时也可用“消息”方式发布警报预计未来48小时内将影响本责任区的沿海地区或登临时发布警报紧急警报预计未来24小时内将影响本责任区的沿海地区或登临时发布紧急警报（影响是以沿海开始出现8级风或暴雨为标准。
）2、季风(season wind)Ø冬季:大陆温度低、气压高；相邻海洋温度比大陆高、气压低⇒风从大陆吹向海洋Ø夏季:大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低、气压高⇒风从海洋吹向大陆三、风级（风对地面或海洋物体影响程度）∼13个等级（0级∼12级）（P38，表4-1）0级1级2级3级4级5级6级7级8级9级10级11级12级静风软风轻风微风和风清劲风强风疾风大风烈风狂风暴风飓风4.4 顺风向结构风效应 4.4.1 顺风向平均风效应1、风载体型系数（μs ）考虑的原因？P52气流未被房屋干扰前的流速v 0，压力p 0→房屋表面某点的流速v ，压力p伯努利方程：p 0+ρv 02/2= p +ρv 2/2Äw = p -p 0 = (1-v 2/v 02)ρv 02/2= μs w 0μs = 1-v 2/v 02—风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值,w /w 0= μs 。
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规律：粗糙度大，平均风速小，而脉动风幅值大，频率高
《荷载与结构设计方法》
4.4 顺风向风振
脉动风的特性： 零均值正态随机过程
① 幅值特性
9为一随机过程 [ vf(t),t∈T ] 9幅值服从正态分布。
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4.4 顺风向风振
用风振系数考虑脉动风的影响 Ø 顺风向总风效应= 顺风向平均风效应+ 顺风向脉动风效应 w(z)=w0(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w0 (z))w0 (z)=βz μs μz(z) w0
2004.9.16 美国飓风伊万 最高风速214 km/h（59.4m/s）
佛罗里达州 彭萨科拉市附近的一座大桥被摧毁。
1
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2004年浙江 台风云娜登陆时卫星云图
台风云娜袭击浙江, 截至16日12时的统计， 164人遇难，失踪24人， 受灾人口达1299万人。
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《荷载与结构设计方μ法s=》 1-v2/v0土2 木工程学院 4.4.3 风荷载体型系数
9每点实测速度不同，压力不同 9体型系数不同。
《荷载与结构设计方μ法s=》 1-v2/v0土2 木工程学院 4.4.3 风荷载体型系数
《荷载与结构设计方μ法s=》 1-v2/v0土2 木工程学院 4.4.3 风荷载体型系数
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4.3 风荷载体型系数
4.3.3 局部风压体型系数
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4.3 风荷载体型系数
4.3.3 局部风压体型系数
？ 角隅、檐口、边棱处和阳台、雨篷等外挑构件，局部风压增大。 ÄGB50009：8.3.3条 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处：-2.0 对封闭式矩形平面建筑物 附录五 P225
不同地貌的α及HT值
地貌 海面
α 0.1~0.1 3
HT(m) 275~32 5
空旷平坦 地面
0.13~0.18
325~375
城市
0.18~0.2 8
375~425
大城市 中心
0.28~0.44
425~500
A类
B类
C类
D类
风剖面
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4.2 风压高度变化系数μz
荷载规范将地貌分成A，B，C，D四类
（1）台湾、海南、南海诸岛：台风，最大风压区
（2）东南沿海：台风影响，大风压区，沿海指向内陆
（3）东北、华北、西北：次大风压区，寒潮风
（4）青藏高原：海拔高，较大风压区
（5）长江中下游、黄河中下游：小风压区
（6）云贵高原：最小风压（东亚大气环流死角，空气静止）
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飓风伊万造成45人死亡，损失30~100亿美元。
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4.1.2 基本风压
1、风压与风速的关系
流向
高压气幕
小股气流
压力线
w1dA
dl
(w1+dw1)dA
风压的形成
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建筑物 w=ρv2/2
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流体力学，伯努利方程，风压与风速关系：
空气单位体积重力
(kN / m3 )
风压力
( kN / m 2 )
费用较高（国外应用较普遍、国内应用较少）
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4.3 风荷载体型系数
4.3.2 群体风压体型系数
？ 高层建筑群，房屋间距近，旋涡干扰，使局部风压显著增大。 ÄGB50009：单独建筑物的体型系数μs ×相互干扰系数。
(参考类似试验；必要时宜风洞试验) 单个施扰矩形高层，高度相近时，P52图： 顺风向1~1.1,横风向：1~1.2
50
40
30
20
10
5
换算系数 1.10 1.03 1.00 0.97 0.93 0.87 0.77 0.66
比值拟合公式
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4.2 风压高度变化系数
梯度风：不受地表影响，能够在气压梯度作用下自由流动的风。 梯度风高度（大气边界层高度） HT HT与地面的粗糙程度有关，一般为300~500m， 地面越粗糙，HT越大，α越大。
-0.7
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4.4.3 风荷载体型系数
Ø 风洞试验--能实现大气边界层范围内的平均风剖面、紊流 和自然流动，能模拟风速随高度的变化。 大气紊流纵向分量 --建筑物长度尺寸具有相同的相似常数 Ä 风洞尺寸：宽2∼4m、高2∼3m，长5∼30m
模拟风剖面--要求模型与原型的环境风速梯度、紊流强度 和紊流频谱在几何上和运动上都相似。 Ä 风洞试验：委托风工程专家和专门的实验人员
v(t)
v
vf
t
Ä 顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应
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4.4 顺风向风振
v(t)
平均风
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脉动风
t
Ø平均风→忽略其对结构的动力影响→等效为静力作用
（∵风的周期> >结构的自振周期）
wz= μs μz(z) w0
Ø 脉动风→引起结构动力响应
风的不规则性 （∵风的短周期接近结构自振周期）
其他房屋：表中平均体型系数 × 1.25 8.3.4 非直接承受风载的构件，可按从属面积折减。 8.3.5 围护构件，考虑内部压力的局部体型系数。
6
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4.4 顺风向风振
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Ø 顺风向风速时程曲线
Ä 平均风速 v —长周期，周期一般在 10min 以上
脉动风速vf —短周期成分，周期一般只有几秒钟
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4.1.1 基本风速---重现期
年最大风速 --随机变量
p
1/T0：年超越概率
面积 p0=1-1/T0
年平均最大风速 基本风速
年最大风速
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（阴影面积） 重现期越长，保证率越高。 荷载规范：一般结构：50年；高层、高耸、对风敏感，重现期提高 公路桥规：100年
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第四章 风荷载
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第四章 风荷载
第一节 基本风速和基本风压 第二节 风压高度变化系数 第三节 风荷载体型系数 第四节 顺风向风振 第五节 横风向风振 第六节 桥梁风荷载
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引子 风的有关知识
一、风的形成
-- 空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成风。 Ä 地表上存在气压差或压力梯度
4.1 基本风速
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风速---风的强度
气象台记录 随高度、地貌等变化
基本风速---标准条件下
标准地貌（地面粗糙度）： 空旷平坦地貌
标准高度：10米高
规定时间的平均风速：公称风速的时距τ=10min
最大风速的样本时间：一年 （气候重复性）
基本风速的重现期T0： 基本风速出现一次所需要的时间
0级 1级 2级 3级 4级 5级 6级 7级 8级 9 级 10级 11级 12级
静风 软风 轻风 微风 和风 清劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
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0 风的有关知识
4、我国风气候总况
夏季受太平洋热带气旋影响，台风在东南沿海登陆；
冬季受西伯利亚和蒙古高原冷空气侵入，形成大风。
2
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2、基本风压w0
8.1.3 ¾基本风压值按规范附录E中重现期R为50 年的值采用。 ¾当没有给出时，规范附录E规定的方法根据风速统计资料确定。 ¾当地没有风速资料时，参考附近地区; ¾当地没有风速资料时，比照附图E. 6. 3 全国基本风压分布图近 似确定。
我国基本风压分布特点 P47
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调整1：山区基本风压
山区地势起伏，对风速影响大，特点：
山间风随高度、地貌等变化 山间盆地、谷地：屏障作用，风速减小10%~25% 谷口、山口开敞地形：风速增大10%~20% 山顶、山坡：风速大
风荷载地形修正系数：
1）山峰：
2）盆地：0.75~0.85 3）谷口、山口：1.2~1.50
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4.3 风荷载体型系数
风荷载体型系数μs举 例【：例1】 封闭式双坡屋面
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α ≤150 300 ≥600 μs -0.6 0 +0.8
注：中间值按插入法计算
μs +0.8
-0.5 -0.5
【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形) -0.7
-0.7
+0.8
-0.5
+0.8 -0.7 -0.5
w
=
1 2
ρv2
=
1 2
γ g
v2
空气质点密度 (t / m3)
在标准大气情况下，约为
1 1630
沿海城市上海，约为
1 1740
风速
(m / s)
高山地区的拉萨，约为
1 2600
γ =0.012018kN/m3（空气单位体积的重力），g=9.8m/s2
标准大气情况下，我国各种有关风的规范中 1 γ 取为 1
我国不同地貌的α及HT值
A类
B类
C类
D类
0.12