荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法精品第四章 風(fēng)荷載ppt課件

1、第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載內(nèi)容提要內(nèi)容提要 第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)的有關(guān)知識(shí)風(fēng)的有關(guān)知識(shí) 第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)壓風(fēng)壓 第三節(jié)第三節(jié) 構(gòu)造抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念構(gòu)造抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念 第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng) 第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng) 第一節(jié)第一節(jié) 風(fēng)的有關(guān)知識(shí)風(fēng)的有關(guān)知識(shí) 赤道和低緯度地域：受熱量較多，氣溫高，空氣密度小、氣壓赤道和低緯度地域：受熱量較多，氣溫高，空氣密度小、氣壓小小, ,且大氣因加熱膨脹，由外表向高空上升且大氣因加熱膨脹，由外表向高空上升 極地和高緯度地域：受熱量較少，氣溫低，空氣密度大、極地和高緯度地域：受熱量較少，氣溫低，空氣密度大、

2、 氣壓氣壓大大 ，且大氣因冷卻收縮由高空向地表上升，且大氣因冷卻收縮由高空向地表上升一、風(fēng)的構(gòu)成一、風(fēng)的構(gòu)成- - 空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動(dòng)而構(gòu)成空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動(dòng)而構(gòu)成 地表上存在氣壓差或壓力梯度地表上存在氣壓差或壓力梯度北極北極赤道赤道大氣熱力學(xué)環(huán)流模型大氣熱力學(xué)環(huán)流模型二、兩類性質(zhì)的大風(fēng)二、兩類性質(zhì)的大風(fēng)1 1、臺(tái)風(fēng)、臺(tái)風(fēng)弱的熱帶氣旋性渦旋弱的熱帶氣旋性渦旋輻合氣流將大量暖濕空氣帶到渦旋內(nèi)部輻合氣流將大量暖濕空氣帶到渦旋內(nèi)部 構(gòu)成暖心渦旋內(nèi)部空氣密度減小，下部海面氣壓下降構(gòu)成暖心渦旋內(nèi)部空氣密度減小，下部海面氣壓下降 低渦加強(qiáng)低渦加強(qiáng) 輻合加強(qiáng)輻合加強(qiáng) 。循

3、環(huán)。循環(huán)臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)(typoon)(typoon)臺(tái)風(fēng)名字臺(tái)風(fēng)名字熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速劃分為四個(gè)等級(jí)熱帶氣旋按中心附近地面最大風(fēng)速劃分為四個(gè)等級(jí) 名稱名稱 屬性屬性 臺(tái)風(fēng) （Typhoon） 最大風(fēng)速出現(xiàn)326 米/秒，也即 12 級(jí)以上（64 海里/小時(shí)或以上） 強(qiáng)熱帶風(fēng)暴 (Severe tropical storm) 最大風(fēng)速出現(xiàn) 245-326 米/秒，也即風(fēng)力 10-11 級(jí)（48-63 海里/小時(shí)） 熱帶風(fēng)暴 (Tropical storm) 最大風(fēng)速出現(xiàn)17 2-24 4米/秒， 也即風(fēng)力8-9級(jí) （34-47海里/小時(shí)） 熱帶低壓 (Tropical depressio

4、n) 最大風(fēng)速出現(xiàn)17 2 米/秒， 也即風(fēng)力為 6-7 級(jí) （22-33海里/小時(shí)） 發(fā)發(fā)布布的的信信息息 屬屬性性 消消 息息 遠(yuǎn)遠(yuǎn)離離或或尚尚未未影影響響到到預(yù)預(yù)報(bào)報(bào)責(zé)責(zé)任任區(qū)區(qū)時(shí)時(shí)， 根根據(jù)據(jù)需需要要可可以以發(fā)發(fā)布布“消消息息”， 報(bào)報(bào)道道編編號(hào)號(hào)熱熱帶帶氣氣旋旋的的情情況況，警警報(bào)報(bào)解解除除時(shí)時(shí)也也可可用用 “消消息息”方方式式 發(fā)發(fā)布布 警警 報(bào)報(bào) 預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)未未來來 48 小小時(shí)時(shí)內(nèi)內(nèi)將將影影響響本本責(zé)責(zé)任任區(qū)區(qū)的的沿沿海海地地區(qū)區(qū)或或登登臨臨時(shí)時(shí)發(fā)發(fā)布布警警報(bào)報(bào) 緊緊急急警警報(bào)報(bào) 預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)未未來來 24 小小時(shí)時(shí)內(nèi)內(nèi)將將影影響響本本責(zé)責(zé)任任區(qū)區(qū)的的沿沿海海地地區(qū)區(qū)或或登登臨臨時(shí)時(shí)

5、發(fā)發(fā)布布緊緊急急警警報(bào)報(bào) （影影響響是是以以沿沿海海開開始始出出現(xiàn)現(xiàn) 8 級(jí)級(jí)風(fēng)風(fēng)或或暴暴雨雨為為標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。 ） 2 2、季風(fēng)、季風(fēng)(season wind)(season wind) 冬季冬季: :大陸溫度低、氣壓高；相鄰海洋溫度比大陸高、氣壓低大陸溫度低、氣壓高；相鄰海洋溫度比大陸高、氣壓低 風(fēng)從大陸吹向海洋風(fēng)從大陸吹向海洋 夏季夏季: :大陸溫度高、氣壓低；相鄰海洋溫度比大陸低大陸溫度高、氣壓低；相鄰海洋溫度比大陸低 、氣壓高、氣壓高 風(fēng)從海洋吹向大陸風(fēng)從海洋吹向大陸三、風(fēng)級(jí)根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海洋物體影響程度三、風(fēng)級(jí)根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海洋物體影響程度 13 13個(gè)等級(jí)個(gè)等級(jí)0 0級(jí)級(jí) 1212級(jí)

6、級(jí)P37P37，表，表4-14-1 0 0級(jí)級(jí) 1 1級(jí)級(jí) 2 2級(jí)級(jí) 3 3級(jí)級(jí) 4 4級(jí)級(jí) 5 5級(jí)級(jí) 6 6級(jí)級(jí) 7 7級(jí)級(jí) 8 8級(jí)級(jí) 9 9級(jí)級(jí) 10 10級(jí)級(jí) 11 11級(jí)級(jí)1212級(jí)級(jí)靜風(fēng)靜風(fēng) 軟風(fēng)軟風(fēng) 輕風(fēng)輕風(fēng) 微風(fēng)微風(fēng) 和風(fēng)和風(fēng) 清勁風(fēng)清勁風(fēng) 強(qiáng)風(fēng)強(qiáng)風(fēng) 疾風(fēng)疾風(fēng) 大風(fēng)大風(fēng) 烈風(fēng)烈風(fēng) 狂風(fēng)狂風(fēng) 暴風(fēng)颶風(fēng)暴風(fēng)颶風(fēng)第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)風(fēng) 壓壓1 1、風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系、風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系建筑物建筑物小股氣流小股氣流流向流向高壓氣幕高壓氣幕壓力線壓力線w=v2/2dlw1dA(w1+dw1)dA風(fēng)壓的構(gòu)成風(fēng)壓的構(gòu)成風(fēng)風(fēng)壓壓221vw推推導(dǎo)導(dǎo) 合合力力 dtdvdAdlMadAdw1 dtdv

7、dldw1 vdvdw1 (因因?yàn)闉関dtdl ) cvw2121 邊境條件：邊境條件： 當(dāng)當(dāng)0v時(shí)時(shí)，mww 1（氣氣流流沖沖擊擊結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)物物后后其其截截面面中中心心點(diǎn)點(diǎn)產(chǎn)產(chǎn)生生的的最最大大氣氣流流壓壓強(qiáng)強(qiáng)） 當(dāng)當(dāng)v時(shí)時(shí)，bww 1（氣氣流流原原先先壓壓力力強(qiáng)強(qiáng)度度） mbwvw221 gvvwwwmb22122 =0.012018kN/m3（空氣單位體積的重力）（空氣單位體積的重力） ，g=9.8m/s2 風(fēng)壓：風(fēng)壓：16302vw (kN/m2) 2 2、根本風(fēng)壓、根本風(fēng)壓w0w0 按規(guī)定的地貌、高度、時(shí)距等量測(cè)的風(fēng)速所確定的風(fēng)壓按規(guī)定的地貌、高度、時(shí)距等量測(cè)的風(fēng)速所確定的風(fēng)壓 地貌地面

8、粗糙度地貌地面粗糙度 空闊平坦地貌空闊平坦地貌 高度高度 10 10米高為規(guī)范高度米高為規(guī)范高度 公稱風(fēng)速時(shí)距公稱風(fēng)速時(shí)距 =10min =10min 最大風(fēng)速的樣本時(shí)間最大風(fēng)速的樣本時(shí)間 一年一年 根本風(fēng)速的重現(xiàn)期根本風(fēng)速的重現(xiàn)期T0T0 根本風(fēng)速出現(xiàn)一次所需求的時(shí)間根本風(fēng)速出現(xiàn)一次所需求的時(shí)間公公稱稱風(fēng)風(fēng)速速 odttvv10, 即即一一定定時(shí)時(shí)間間間間隔隔內(nèi)內(nèi)的的平平均均風(fēng)風(fēng)速速 每年不超越根本風(fēng)壓的概率或保證率每年不超越根本風(fēng)壓的概率或保證率p0=1-1/T0p0=1-1/T0圖中影形面積圖中影形面積 GB50009-2019 GB50009-2019規(guī)定：規(guī)定： 以當(dāng)?shù)乇容^空闊平坦地

9、面上離地以當(dāng)?shù)乇容^空闊平坦地面上離地10m10m高統(tǒng)計(jì)所得的高統(tǒng)計(jì)所得的5050年一遇年一遇10min10min內(nèi)最大風(fēng)速內(nèi)最大風(fēng)速v0v0為規(guī)范，按為規(guī)范，按w 0= v02/1600w 0= v02/1600確定。確定。最大風(fēng)速最大風(fēng)速 - -隨機(jī)變量隨機(jī)變量年最大風(fēng)速年最大風(fēng)速p根本風(fēng)速根本風(fēng)速面積面積 p0=1-1/T0年平均最大風(fēng)速年平均最大風(fēng)速年最大風(fēng)速概率密度分布年最大風(fēng)速概率密度分布第三節(jié)第三節(jié) 構(gòu)造抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念構(gòu)造抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念 PL 截面截面風(fēng)速風(fēng)速 B PM PD 流經(jīng)恣意截面物體所產(chǎn)生的力流經(jīng)恣意截面物體所產(chǎn)生的力 構(gòu)造上的風(fēng)力構(gòu)造上的風(fēng)力順風(fēng)向力順風(fēng)

10、向力PD PD 、 橫風(fēng)向力橫風(fēng)向力 PL PL 、扭力矩、扭力矩 PM PM 構(gòu)造的風(fēng)效應(yīng)構(gòu)造的風(fēng)效應(yīng) 由風(fēng)力產(chǎn)生的構(gòu)造位移、速度、加速度呼應(yīng)、改動(dòng)呼應(yīng)由風(fēng)力產(chǎn)生的構(gòu)造位移、速度、加速度呼應(yīng)、改動(dòng)呼應(yīng)一、構(gòu)造的風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)一、構(gòu)造的風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)v二、順風(fēng)向平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)二、順風(fēng)向平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng) 順風(fēng)向風(fēng)速時(shí)程曲線順風(fēng)向風(fēng)速時(shí)程曲線 平均風(fēng)平均風(fēng) 忽略其對(duì)構(gòu)造的動(dòng)力影響忽略其對(duì)構(gòu)造的動(dòng)力影響 等效為靜力作用等效為靜力作用風(fēng)的長周期風(fēng)的長周期 構(gòu)造的自振周期構(gòu)造的自振周期 脈動(dòng)風(fēng)脈動(dòng)風(fēng) 引起構(gòu)造動(dòng)力呼應(yīng)引起構(gòu)造動(dòng)力呼應(yīng)風(fēng)的短周期接近構(gòu)造自振周期風(fēng)的短周期接近構(gòu)造自振周期 順風(fēng)向的風(fēng)效應(yīng)：平均風(fēng)效

11、應(yīng)、脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向的風(fēng)效應(yīng)：平均風(fēng)效應(yīng)、脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)脈動(dòng)風(fēng)速脈動(dòng)風(fēng)速vf vf 短周期成分，周期普通只需幾秒鐘短周期成分，周期普通只需幾秒鐘 平平均均風(fēng)風(fēng)速速 v長長周周期期成成分分，周周期期一一般般在在 1 10 0m mi in n 以以上上 vf v(t) t一、順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)一、順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)1 1、風(fēng)載體型系數(shù)、風(fēng)載體型系數(shù)s s 氣流未被房屋干擾前的流速氣流未被房屋干擾前的流速v0v0，壓力，壓力p0p0 房屋外表某點(diǎn)的流速房屋外表某點(diǎn)的流速v v，壓力，壓力p p 伯努里方程：伯努里方程： p0+ p0+v02/2= p+v02/2= p+v2/2 v2/2 w = p -

12、p0 = (1-v2/v02) w = p - p0 = (1-v2/v02) v02/2 = v02/2 = sw0sw0 s= 1-v2/v02 s= 1-v2/v02 風(fēng)載體型系數(shù)，即風(fēng)作用于建筑物上所引起的實(shí)風(fēng)載體型系數(shù)，即風(fēng)作用于建筑物上所引起的實(shí)踐壓力或吸力與來流風(fēng)的速度壓的比值踐壓力或吸力與來流風(fēng)的速度壓的比值,w /w0= ,w /w0= s s。 主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，也與周圍環(huán)境和地面粗糙度有關(guān)主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，也與周圍環(huán)境和地面粗糙度有關(guān) 描畫建筑物外表在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律。描畫建筑物外表在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律。 風(fēng)載體型

13、系數(shù)風(fēng)載體型系數(shù)s s普通采用類似原理，在邊境層風(fēng)洞內(nèi)對(duì)擬建的建普通采用類似原理，在邊境層風(fēng)洞內(nèi)對(duì)擬建的建筑物模型進(jìn)展實(shí)驗(yàn)確定。筑物模型進(jìn)展實(shí)驗(yàn)確定。 GB50009-2019GB50009-2019表表.1給出了給出了3838項(xiàng)不同類型的建筑物和各類項(xiàng)不同類型的建筑物和各類構(gòu)造體型及其體型系數(shù)構(gòu)造體型及其體型系數(shù) 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類同時(shí)，可按表規(guī)定取用；房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類同時(shí)，可按表規(guī)定取用； 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同時(shí)，可參考有關(guān)資料采用；房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同時(shí)，可參考有關(guān)資料采用； 房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同且無參考資料可自創(chuàng)時(shí)，宜由房

14、屋和構(gòu)筑物與表中的體型類不同且無參考資料可自創(chuàng)時(shí)，宜由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定；風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定； 對(duì)重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定。對(duì)重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)由風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)確定。 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)-在風(fēng)洞中建筑物能實(shí)現(xiàn)大氣邊境層范圍內(nèi)風(fēng)的平均風(fēng)在風(fēng)洞中建筑物能實(shí)現(xiàn)大氣邊境層范圍內(nèi)風(fēng)的平均風(fēng)剖面、紊流和自然流動(dòng)，即要求能模擬風(fēng)速隨高度的變化剖面、紊流和自然流動(dòng)，即要求能模擬風(fēng)速隨高度的變化 大氣紊流縱向分量大氣紊流縱向分量 - -建筑物長度尺寸具有一樣的類似常數(shù)建筑物長度尺寸具有一樣的類似常數(shù) 建筑物的風(fēng)洞尺寸：寬建筑物的風(fēng)洞尺寸：寬2 24m4m、高、高2 23m3m，長，長5 530m

15、30m 模擬風(fēng)剖面模擬風(fēng)剖面-要求模型與原形的環(huán)境風(fēng)速梯度、紊流強(qiáng)度和紊流要求模型與原形的環(huán)境風(fēng)速梯度、紊流強(qiáng)度和紊流頻譜在幾何上和運(yùn)動(dòng)上都類似頻譜在幾何上和運(yùn)動(dòng)上都類似 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)：委托風(fēng)工程專家和專門的實(shí)驗(yàn)人員風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)：委托風(fēng)工程專家和專門的實(shí)驗(yàn)人員 費(fèi)用較高國外運(yùn)用較普遍、國內(nèi)運(yùn)用較少費(fèi)用較高國外運(yùn)用較普遍、國內(nèi)運(yùn)用較少 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头诸愶L(fēng)洞實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ头诸? 1剛性壓力模型剛性壓力模型-主要量測(cè)建筑物外表的風(fēng)壓力吸力主要量測(cè)建筑物外表的風(fēng)壓力吸力 建筑模型資料：采用有機(jī)玻璃建筑模型資料：采用有機(jī)玻璃 建筑模型比例：約建筑模型比例：約1 1：3003001 1：500500 建筑模型本身、周圍

16、構(gòu)造模型以及地形都應(yīng)與實(shí)物幾何類似，建筑模型本身、周圍構(gòu)造模型以及地形都應(yīng)與實(shí)物幾何類似，與風(fēng)流動(dòng)有明顯關(guān)系的特征建筑外形、突出部分等都應(yīng)正確與風(fēng)流動(dòng)有明顯關(guān)系的特征建筑外形、突出部分等都應(yīng)正確模擬。模擬。 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到構(gòu)造的平均壓力、動(dòng)搖壓力、體型系數(shù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到構(gòu)造的平均壓力、動(dòng)搖壓力、體型系數(shù) 。 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)一次需繼續(xù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)一次需繼續(xù)60s60s左右，相應(yīng)實(shí)踐時(shí)間左右，相應(yīng)實(shí)踐時(shí)間1h1h2氣動(dòng)彈性模型氣動(dòng)彈性模型 對(duì)高寬比大于對(duì)高寬比大于5，需求思索溫馨度的高柔建筑時(shí)采用，需求思索溫馨度的高柔建筑時(shí)采用 準(zhǔn)確地思索構(gòu)造的柔性和自振頻率、阻尼的影響。要求模擬幾何尺寸、準(zhǔn)確地思索構(gòu)造的柔性

17、和自振頻率、阻尼的影響。要求模擬幾何尺寸、建筑物的慣性矩、剛度和阻尼特性。建筑物的慣性矩、剛度和阻尼特性。3剛性高頻力平衡模型剛性高頻力平衡模型 模型尺寸較小，模型尺寸較小，1：500量級(jí)量級(jí) 將一個(gè)輕質(zhì)資料的模型固定在高頻反響的力平衡系統(tǒng)上，可得到風(fēng)產(chǎn)將一個(gè)輕質(zhì)資料的模型固定在高頻反響的力平衡系統(tǒng)上，可得到風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)。生的動(dòng)力效應(yīng)。 模擬構(gòu)造剛度或高頻力平衡系統(tǒng)模擬構(gòu)造剛度或高頻力平衡系統(tǒng) 模擬構(gòu)造剛度的基座桿模擬構(gòu)造剛度的基座桿 長約長約150mm的矩形鋼棒與一組很薄的鋼棒組的矩形鋼棒與一組很薄的鋼棒組合，可測(cè)傾覆力矩和扭矩等合，可測(cè)傾覆力矩和扭矩等 150300600 s-0.60

18、+0.8風(fēng)載體型系數(shù)風(fēng)載體型系數(shù)s s【例【例1 1】 封鎖式雙坡屋面封鎖式雙坡屋面【例【例2 2】封鎖式房屋和構(gòu)筑物】封鎖式房屋和構(gòu)筑物( (正多邊形正多邊形) )+0.8-0.5-0.5 s+0.8-0.5-0.7-0.7注：中間值按插入法計(jì)算注：中間值按插入法計(jì)算+0.8-0.5-0.7 -0.7？ 當(dāng)建筑群，尤其是高層建筑群，房屋相互間距較近時(shí)，由于旋渦的相當(dāng)建筑群，尤其是高層建筑群，房屋相互間距較近時(shí)，由于旋渦的相互關(guān)擾，房屋某些部位的部分風(fēng)壓會(huì)顯著增大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以思索。互關(guān)擾，房屋某些部位的部分風(fēng)壓會(huì)顯著增大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以思索。 GB50009GB50009規(guī)定：將單獨(dú)建筑物的體

19、型系數(shù)規(guī)定：將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)s s 乘以相互關(guān)擾系數(shù)乘以相互關(guān)擾系數(shù)( (可參考類似條件的實(shí)驗(yàn)資料確定；必要時(shí)宜經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出可參考類似條件的實(shí)驗(yàn)資料確定；必要時(shí)宜經(jīng)過風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得出) )以思以思索風(fēng)力相互關(guān)擾的群體效應(yīng)。索風(fēng)力相互關(guān)擾的群體效應(yīng)。 ？ 風(fēng)力作用在高層建筑外表，其壓力分布很不均勻，在角隅、檐口、邊風(fēng)力作用在高層建筑外表，其壓力分布很不均勻，在角隅、檐口、邊棱處和在附屬構(gòu)造的部位陽臺(tái)、雨篷等外挑構(gòu)件，部分風(fēng)壓會(huì)超棱處和在附屬構(gòu)造的部位陽臺(tái)、雨篷等外挑構(gòu)件，部分風(fēng)壓會(huì)超越按表所得的平均風(fēng)壓越按表所得的平均風(fēng)壓 GB50009GB50009規(guī)定：對(duì)負(fù)壓區(qū)可根據(jù)不同部位分別取體型

20、系數(shù)為規(guī)定：對(duì)負(fù)壓區(qū)可根據(jù)不同部位分別取體型系數(shù)為-1.0 -1.0 -2.2 -2.2？對(duì)封鎖式建筑物，思索到建筑物內(nèi)實(shí)踐存在的個(gè)別孔口和縫隙，以及？對(duì)封鎖式建筑物，思索到建筑物內(nèi)實(shí)踐存在的個(gè)別孔口和縫隙，以及機(jī)械通風(fēng)等要素，室內(nèi)能夠存在正負(fù)不同的氣壓。機(jī)械通風(fēng)等要素，室內(nèi)能夠存在正負(fù)不同的氣壓。 GB50009GB50009規(guī)定：對(duì)封鎖式建筑物的內(nèi)外表壓力系數(shù)，按外外表風(fēng)規(guī)定：對(duì)封鎖式建筑物的內(nèi)外表壓力系數(shù)，按外外表風(fēng)壓的正負(fù)情況取壓的正負(fù)情況取-0.2-0.2或或0.20.22 2、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)z z 地面的粗糙度、溫度垂直梯度地面的粗糙度、溫度垂直梯度 在大氣邊境

21、層內(nèi)，風(fēng)速隨離地面高度而增大在大氣邊境層內(nèi)，風(fēng)速隨離地面高度而增大當(dāng)氣壓場(chǎng)隨高度不變時(shí)，風(fēng)速隨高度增大的規(guī)律，主要取決于地面當(dāng)氣壓場(chǎng)隨高度不變時(shí)，風(fēng)速隨高度增大的規(guī)律，主要取決于地面粗糙度和溫度垂直梯度粗糙度和溫度垂直梯度 通常以為在離地面高度為通常以為在離地面高度為300m 300m 500m 500m時(shí)，風(fēng)速不再受地面粗糙度時(shí)，風(fēng)速不再受地面粗糙度的影響，到達(dá)的影響，到達(dá)“梯度風(fēng)速，該高度稱為梯度風(fēng)高度梯度風(fēng)速，該高度稱為梯度風(fēng)高度HGHG 地面粗糙度等級(jí)低的地域，其梯度高度比等級(jí)高的地域?yàn)榈?。地面粗糙度等?jí)低的地域，其梯度高度比等級(jí)高的地域?yàn)榈汀?GB50009-2019 GB50009

22、-2019地面的粗糙度類別地面的粗糙度類別 A A類類近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地域近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地域 B B類類田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵、房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵、房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū) C C類類有密集建筑群的城市市區(qū)有密集建筑群的城市市區(qū) D D類類有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū) 地面粗糙度類別地面粗糙度類別 粗糙度指數(shù)粗糙度指數(shù) 梯度風(fēng)高度梯度風(fēng)高度HG 風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) z A類類 0.12 300m 1.379(z/10)0.24 B類類 0.16 350m 1.000(z/10

23、)0.32 C類類 0.22 400m 0.616(z/10)0.44 D類類 0.30 450m 0.318(z/10)0.60 風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) z (z)=恣意高度處的風(fēng)壓恣意高度處的風(fēng)壓wa(z)/根本風(fēng)壓根本風(fēng)壓w0 根據(jù)離地面或海平面高度、地面粗糙度類別由根據(jù)離地面或海平面高度、地面粗糙度類別由GB500092019表表7.2.1確定。確定。 【思索題】【思索題】GB50009對(duì)遠(yuǎn)海海面和海島的建筑物或構(gòu)筑物，風(fēng)壓高度變化系對(duì)遠(yuǎn)海海面和海島的建筑物或構(gòu)筑物，風(fēng)壓高度變化系數(shù)數(shù) z如何確定？如何確定？風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) 地面粗糙度類別地面粗糙度類別 離地

24、面或海平離地面或海平面高度（面高度（m） A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 30 1.80 1.42 1.00 0.62 40 1.92 1.56 1.13 0.73 50 2.03 1.67 1.25 0.84 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70

25、1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 250 2.99 2.80 2.54 2.19 300 3.12 2.97 2.75 2.68 350 3.12 3.12 2.94 2.68 400 3.12 3.12 3.12 2.91 450 3.12 3.12 3.12 3.12 地面粗糙度近似確定原那么無實(shí)測(cè)粗糙度指數(shù)地面粗糙度近似確定原那么無實(shí)測(cè)粗糙度指數(shù) 以擬建房以擬建房2km2km為半徑的迎風(fēng)半圓范圍內(nèi)的房屋高度和密集度來區(qū)分粗為半徑的迎風(fēng)半圓范圍內(nèi)的房屋高度和密集度來區(qū)分粗糙度類別，風(fēng)向原那么上應(yīng)以該地域最大風(fēng)的風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn)

26、，但也可取其糙度類別，風(fēng)向原那么上應(yīng)以該地域最大風(fēng)的風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn)，但也可取其主導(dǎo)風(fēng)；主導(dǎo)風(fēng)； 以半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度以半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度h h平均來劃分地面粗糙度類別，平均來劃分地面粗糙度類別，當(dāng)當(dāng)h h平均平均18m18m，為，為D D類，類，9m9m h h平均平均18m18m為為C C類，類， h h平均平均 9m 9m，為，為B B類。類。 影響范圍內(nèi)不同高度的面域可按下述原那么確定，即每座建筑物向外影響范圍內(nèi)不同高度的面域可按下述原那么確定，即每座建筑物向外延伸間隔為其高度的面域內(nèi)均為該高度，當(dāng)不同高度的面域相交時(shí)，延伸間隔為其高度的面域內(nèi)均為該高度，當(dāng)不同高度的面

27、域相交時(shí)，交疊部分的高度取大者；交疊部分的高度取大者； 平均高度平均高度h h平均取各面域面積為權(quán)數(shù)計(jì)算。平均取各面域面積為權(quán)數(shù)計(jì)算。3 3、平均風(fēng)下構(gòu)造的靜力風(fēng)載、平均風(fēng)下構(gòu)造的靜力風(fēng)載 wz= wz= s s z(z) w0z(z) w0 二、順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)二、順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng) 脈動(dòng)風(fēng)脈動(dòng)風(fēng)隨機(jī)動(dòng)力作用隨機(jī)動(dòng)力作用按隨機(jī)振動(dòng)實(shí)際進(jìn)展分析按隨機(jī)振動(dòng)實(shí)際進(jìn)展分析- -自學(xué)自學(xué) 1 1、主要承重構(gòu)造、主要承重構(gòu)造 順風(fēng)向總風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向總風(fēng)效應(yīng)= = 順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)+ + 順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng) w(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z)w(z)= w

28、(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z)w(z)=z z s s z(z) w0z(z) w0 z z 高度高度z z處的風(fēng)振系數(shù)，且處的風(fēng)振系數(shù)，且z=1+z=1+z/z/ P59 P59，式，式4-654-65 脈動(dòng)增大系數(shù)，與脈動(dòng)增大系數(shù)，與w0T12w0T12、房屋構(gòu)造類型；、房屋構(gòu)造類型； 脈動(dòng)影響系數(shù)，與地面粗糙度類型、脈動(dòng)影響系數(shù)，與地面粗糙度類型、H/BH/B、房屋總高、房屋總高H H； zz振型系數(shù)，由構(gòu)造動(dòng)力計(jì)算確定普通取第一振型。振型系數(shù)，由構(gòu)造動(dòng)力計(jì)算確定普通取第一振型。 GB50009GB50009規(guī)定：規(guī)定： 根本自振周期根本自振周期T10.25sT

29、10.25s的工程構(gòu)造房屋、屋蓋及各種挺拔構(gòu)造的工程構(gòu)造房屋、屋蓋及各種挺拔構(gòu)造 高度高度H 30mH 30m且高寬比且高寬比H/B 1.5H/B 1.5的高柔房屋的高柔房屋思索風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)構(gòu)造發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響思索風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)構(gòu)造發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響2 2、圍護(hù)構(gòu)造、圍護(hù)構(gòu)造 對(duì)于圍護(hù)構(gòu)造，由于其剛度普通較大，在構(gòu)造效應(yīng)中可不用思索其對(duì)于圍護(hù)構(gòu)造，由于其剛度普通較大，在構(gòu)造效應(yīng)中可不用思索其共振分量，可僅在平均風(fēng)的根底上，近似思索脈動(dòng)風(fēng)瞬間的增大要共振分量，可僅在平均風(fēng)的根底上，近似思索脈動(dòng)風(fēng)瞬間的增大要素，經(jīng)過陣風(fēng)系數(shù)素，經(jīng)過陣風(fēng)系數(shù)gz gz 來計(jì)算風(fēng)效應(yīng)。來計(jì)算風(fēng)效應(yīng)。即即 w(z)=

30、w(z)= gz gz s s z(z) w0z(z) w0 gzgz陣風(fēng)系數(shù)，按下式確定陣風(fēng)系數(shù)，按下式確定 gz=k ( 1+2 gz=k ( 1+2 f )f ) k k 地面粗糙度調(diào)整系數(shù)地面粗糙度調(diào)整系數(shù), k =0.92, k =0.92 A A類類; k =0.89; k =0.89 B B類類; ; k =0.85 k =0.85 C C類類; k=0.80; k=0.80 D D類；類； f f 脈動(dòng)系數(shù)，根據(jù)國內(nèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并參考國外規(guī)范資料取脈動(dòng)系數(shù)，根據(jù)國內(nèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并參考國外規(guī)范資料取 f=0.5f=0.535 1.8(35 1.8(-0.16)(z/10)-0.16)

31、(z/10)- 地面粗糙度，地面粗糙度， =0.12 =0.12 A A類；類； =0.16 =0.16 B B類；類； =0.22 =0.22 C C類；類； =0.30 =0.30 D D類。類。留意：留意： 對(duì)低矮房屋圍護(hù)構(gòu)造風(fēng)荷載對(duì)低矮房屋圍護(hù)構(gòu)造風(fēng)荷載暫時(shí)未作詳細(xì)規(guī)定，但允許設(shè)計(jì)者參暫時(shí)未作詳細(xì)規(guī)定，但允許設(shè)計(jì)者參照國外對(duì)低矮房屋的邊境層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)資料或有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)展設(shè)計(jì)。照國外對(duì)低矮房屋的邊境層風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)資料或有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)展設(shè)計(jì)。第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng)橫風(fēng)向構(gòu)造風(fēng)效應(yīng) 一、橫風(fēng)向風(fēng)振對(duì)細(xì)柔性構(gòu)造應(yīng)思索一、橫風(fēng)向風(fēng)振對(duì)細(xì)柔性構(gòu)造應(yīng)思索 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振由不穩(wěn)定的空氣動(dòng)

32、力特性構(gòu)成的，其中包括旋渦零落、弛振、顫振、由不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力特性構(gòu)成的，其中包括旋渦零落、弛振、顫振、擾振等空氣動(dòng)力景象。擾振等空氣動(dòng)力景象。 與構(gòu)造截面外形和雷諾數(shù)與構(gòu)造截面外形和雷諾數(shù)ReRe有關(guān)有關(guān) vBlvlvFlvFvRe690002粘性力慣性力雷諾數(shù)sm251045. 1,-空氣動(dòng)力粘性系數(shù)粘性力粘性力= =粘性應(yīng)力粘性應(yīng)力 面積面積F =F =粘性系數(shù)粘性系數(shù) 速度梯度速度梯度dv/dydv/dy面積面積F F慣性力慣性力= =單位面積上的壓力單位面積上的壓力 v2/2 v2/2 面積面積F F 橫向風(fēng)振的產(chǎn)生橫向風(fēng)振的產(chǎn)生( (圓截面柱體構(gòu)造圓截面柱體構(gòu)造) )沿上風(fēng)面沿上風(fēng)

33、面ABAB速度逐漸增大速度逐漸增大v v ，B B點(diǎn)壓力到達(dá)最小值點(diǎn)壓力到達(dá)最小值; ;沿下風(fēng)面沿下風(fēng)面BCBC速度逐漸降低速度逐漸降低 v v ，壓力重新增大。，壓力重新增大。氣流在氣流在BCBC中間某點(diǎn)中間某點(diǎn)S S處速度停滯處速度停滯 v =0 v =0，生成旋渦，并在外流，生成旋渦，并在外流的影響下以一定周期零落零落頻率的影響下以一定周期零落零落頻率fsfs-Karman -Karman 渦街渦街當(dāng)氣流旋渦零落頻率當(dāng)氣流旋渦零落頻率fsfs與構(gòu)造橫向自振頻率接近時(shí)，構(gòu)造發(fā)生與構(gòu)造橫向自振頻率接近時(shí)，構(gòu)造發(fā)生共振，即發(fā)生橫向風(fēng)振共振，即發(fā)生橫向風(fēng)振 。雷諾數(shù) Re= 圓筒式構(gòu)造三個(gè)臨界范

34、圍圓筒式構(gòu)造三個(gè)臨界范圍跨臨界范圍：跨臨界范圍： Re Re 3.5 3.5 106 106 強(qiáng)風(fēng)共振強(qiáng)風(fēng)共振超臨界范圍：超臨界范圍： 3.0 3.0105 105 Re Re 3.5 3.5 106 106 呈隨機(jī)性呈隨機(jī)性亞臨界范圍：亞臨界范圍： 3.0 3.0102 102 Re Re 3.0 3.0 105 105 微風(fēng)共振微風(fēng)共振3.5 106跨臨界跨臨界3.0 105超臨界超臨界3.0102亞臨界亞臨界二、構(gòu)造橫向風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)二、構(gòu)造橫向風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)1 1、構(gòu)造橫向風(fēng)力、構(gòu)造橫向風(fēng)力 PL=PL=L(L(v2/2)Bv2/2)B L -L -橫風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)，與雷諾數(shù)橫風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)，

35、與雷諾數(shù)ReRe有關(guān)有關(guān) 跨臨界范圍、亞臨界范圍的構(gòu)造橫風(fēng)向作器具有周期性，構(gòu)造橫跨臨界范圍、亞臨界范圍的構(gòu)造橫風(fēng)向作器具有周期性，構(gòu)造橫向風(fēng)作用力向風(fēng)作用力 PL(z,t)= ( PL(z,t)= (v2(z)/2)B(z) v2(z)/2)B(z) LsinLsin stst 風(fēng)旋渦零落圓頻率風(fēng)旋渦零落圓頻率 s=2s=2fs= 2fs= 2St v(z)/B(z) P62 (4-St v(z)/B(z) P62 (4-68)68) St- St-斯脫羅哈數(shù)，對(duì)圓形截面構(gòu)造取斯脫羅哈數(shù)，對(duì)圓形截面構(gòu)造取0.20.2 構(gòu)造橫風(fēng)向共振景象構(gòu)造橫風(fēng)向共振景象 橫風(fēng)向風(fēng)作用力頻率橫風(fēng)向風(fēng)作用力頻率

36、 fs fs 與構(gòu)造橫向自振根本頻率與構(gòu)造橫向自振根本頻率 f1 f1接近時(shí)，接近時(shí)，構(gòu)造橫向產(chǎn)生共振反響構(gòu)造橫向產(chǎn)生共振反響 鎖住鎖住look-inlook-in區(qū)域區(qū)域 風(fēng)旋渦零落頻率風(fēng)旋渦零落頻率fsfs堅(jiān)持常數(shù)堅(jiān)持常數(shù)= =構(gòu)造橫向自振頻率構(gòu)造橫向自振頻率f1f1的風(fēng)速區(qū)域的風(fēng)速區(qū)域 跨臨界范圍確定性振動(dòng)跨臨界范圍確定性振動(dòng) 鎖住區(qū)域鎖住區(qū)域: PL(z)sin: PL(z)sin1t1t 其它區(qū)域：其它區(qū)域： PL(z)sin PL(z)sins(z)ts(z)t 亞臨界范圍確定性振動(dòng)亞臨界范圍確定性振動(dòng) PL(z)sin PL(z)sins(z)ts(z)t 超臨界范圍隨機(jī)振動(dòng)超臨界范圍隨機(jī)振動(dòng) PL(z)f (t) PL(z)f (t) PL(z)sins(z)t 跨臨界范圍跨臨界范圍 PL(z)sinst z 確定性振動(dòng)確定性振動(dòng) s =1 鎖鎖住區(qū)域住區(qū)域 y PL(z)sins(z)t x 超臨界范圍超臨界范圍 v 隨機(jī)振動(dòng)隨機(jī)振動(dòng) PL f(t) 亞臨界范圍亞臨界范圍 確定性振動(dòng)確定性振動(dòng)