第五讲：风荷载-基本知识、风压(2013)

与地貌或地面粗糙度有关的指数
风速变化指数
600 m
梯度风
300 梯度风 150
海洋
乡村
梯度风 大城市
地貌
海面
空旷平坦 地面 城市
大城市 中心
0.1~0.13 （0.12）
0.13~0.18 （0.15）
0.18~0.28 （0.22）
0.28~0.44 （0.30）
HT
275~325 （300）
第三章 风荷载
3.1 风的有关知识 一、风的形成： 1、成因：风是空气从气压高的地方向气压低的 地方流动而形成的。
北 极
赤道
二、两类性质的大风： 分类：热带气旋 台风 飓风 季风 龙卷风
我国建、构筑物设计中主要考虑：
台风
季风
三、我国风气候总况
我国风气候总体情况如下（ 风大小排序）： 台湾、海南和南海诸岛（台风直接影响）最 东南沿海地区（受台风直接影响）大 东北、华北、西北（寒潮、季风影响）次大 青藏高原（海拔高）较大 长江中下游、黄河中下游 小 云贵高原、四川盆地 最小
量高度进行规定，规定一个标准条件。 标准高度：建筑结构10m、桥梁结构20m 标准地貌：空旷平坦地貌 平均风时距：建筑结构10min、
桥梁结构阵风荷载1~3s 最大风速样本时间：一年 基本风速重现期：建筑结构50年、
桥梁结构100年
基本风压：是根据规定的高度、规定的地
貌、规定的样本时间所确定的最大风速的 概率分布，按规定的重现期（或年保证率）
指数律： v ( z )a
vs zs
对数律 v lg z lg z0
vs lg zs lg z0
⑵非标准地貌换算：
地貌不同，10m高处风压与基本风压不同。 风剖面：不同地貌下平均风速沿高度的变化规律。
梯度风高度：离地300~500m以上的地方，风不受地表 的影响，能够在气压梯度的作用下自由流动，达到所 谓梯度速度，出现这种速度的高度称为梯度风高度 根（据H同T)一. 大气环境中各类地貌梯度风速应相同，可得 w0a=w0(HTs/zs)2αs(HTa/za) -2αa (a:任意 s：标准）
325~375 （350）
375~425 （450）
425~500 （550）
⑶风压高度变化系数
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类（其中B类就是标准地貌的情况）： 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 ； 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。
确定的基本风速，然后依据风速与风压的
关系所定义的。
3.2.3 非标准条件下的风速或风压的换算
风压换算：当实际情况与规范规定的标准条件不 同时，均应进行非标准条件下的风压换算，换算 结果就是实际地点的风荷载标准值。换算包括：
⑴非标准高度换算：
根据风速或风压沿高度的变换规律进行换算，常
用指数律和对数律来进行模拟：
*对桥梁结构，标准高度为20m ,μz需重新进行换 算；
*对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平 坦地面的粗糙度类别确定μz ，还应考虑地形条 件的修正，修正系数η分别按下述规定采用： ① 对于山峰和山坡， ηA=1, ηC=1, ηB=[1+κtgα(1-z/2.5H)]2 (κ=2.2 山峰 1.4 山坡）
小股气流
建
筑
w1dA
物
(w1+dw1) dA
dl
压力线
W0
1 2
v02
-dw1 dA=Ma=ρ dAdl dv/dt
dw1 =-vdv w1 =-½ρ v2+c
W 0.5v2 0.5( / g)v2
W : 风压力(KN / m2 ), :空气密度(KN / m2 )
3.2.2基本风压
上式中，由于各地地理位里不同、γ和g值也不同；g 不仅随高度变化，且随纬度变化而改变； γ又是气压、 气温和湿度的函数，因而地貌不同，风速换算的风压也 不同。为了比较不同地区的风压大小，必须对地貌、测
四、 风级
根据风对地面（海面）物体的影响程度 确定等级（蒲福风力等级）
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 静软轻微和清强疾大烈狂暴飓
劲
3.2 风压
气流如遇到建、构筑物的阻塞,就会对形成压力气幕、对 阻塞物产生压力，即风压。
3.2.1 风压与风速的关系
高压 流向 气幕
伯努利方程原理图示
（ tgα≦0.3 z ≦2.5H )
B
B
C
Aα
CH A α
d1 d2
d
4d
② 山间盆地、谷地等闭塞地形 η=0.75~0.85 与风向一致的谷口、山口 η=1.20~1. 50
(4) 不同时距的换Hale Waihona Puke Baidu 不同时距与10min时距风速的平均比值
时距 1h 10 5 2 1 0.5 20s 10s 5s 瞬时 min min min min min
9
9
比值 0.94 1 1.07 1.16 1.20 1.26 1.28 1.35 1.39 1.50
(5) 不同重现期的换算 不同重现期与50年重现期风压比值
μr =0.336 lgT0+0.429
重现期T0 100 50 30 20 10 5
3
1 0.5
( 年)
μr
1.114 1.00 0.916 0.849 0.734 0.61 0.535 0.353 0.23