[工学]第3章 风荷载2010年9月.ppt

第3章 风荷载 §3.1 风的有关知识 3.1.1 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. 太阳对大气加热和大气温度上升的不均匀性—压力差—空气流动（风） 一般循环盛行风：南、北纬30°-60°之间 贸易风（信风）：赤道无风带和南、 北回归线 无风带之间。 极地东风：南北两极和南北纬60°之间。 §3.1.2 两类性质的大风 1、台风 台风:太阳辐射在海洋表面产生的大量热能转化为动能，是热带洋面上形成的低压气旋 影响我国的热带气旋都生成在西北太平洋的热带洋面上 在我国登陆的台风占西太平洋台风总数的35% 2、季风 季节性的风称为季风，受季节性影响较大 冬季，大陆上辐射热冷却快，温度低形成高压，与其相邻的海洋水热容量大，辐射冷却慢，温度高，气压低，风从大陆吹向海洋；夏季，风向正好相反 §3.1.3 我国风气候总况 对我国东南沿海及岛屿地区影响最大的是台风 对内陆地区影响最大的是季风 ①台湾，海南和南海诸岛地处海洋，常年受台风的直接影响，是我国的最大风压区 ②东南沿海地区因受台风影响是我国大陆的大风区，风速梯度由沿海指向内陆 ③东北、华北和西北地区是我国大陆的次大风区，风速梯度由北向南，与寒潮入侵路线一致。 §3.1.4 风级 ④ 青藏高原海拔高平均4000-5000m，为较大风压区。 ⑤ 长江中下游，黄河中下游地区属于小风区，一般台风到此时已大为减弱，寒潮风到此也是强弩之末。 ⑥ 云贵高原和四川盆地处于东亚大气环流的死角，空气常处于静止状态，形成我国的最小风区。 §3.2 风压 风以一定的速度向前运动遇到阻塞，对阻塞物产生压力，即风压。 §3.2.1 风压与风速的关系 风速越大，风对建筑物产生的压力也越大 假定：忽略空气颗粒间的粘结力和空气的体力。 由伯努利方程得空气在同一水平线上运动时用能量表达的运动方程： 气流在运动过程中本身压力随流速变化而变化，流速快，压力大，流速慢，压力小。 单位面积上风压： （3-3） （3-3）为风速与风压的换算关系， γ：空气重度， G：重力加速度。 §3.2.2. 基本风压 基本风压：按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压。基本风压按以下五条规定定义。 1、标准高度的规定 风速随高度而变化，离地越近，地表摩擦耗能越大，平均风速越小，我国《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）规定以10m高为标准高度，标准高度处的最大风速为基本风速；对桥梁结构规定标准高度为20m。 2、标准地貌的规定 同一高度的风速与地貌或地面粗糙程度有关 海岸附近，风速较大，大城市市中心，风速较小 我国规定：基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。 城市郊区，房屋较为低矮的小城市，作标准地貌处理。 3、公称风速的时距 公称风速：一定时间间隔内的平均风速。 时距：风速随时间不断变化，取某一规定时间内的平均风速作为风速计算标准，这一规定的时间称为时距。 平均风速与时距的大小关系密切 ： 时距大，平均风速偏小；时距小，平均风速高，低速风的作用难以体现。 时距为10min至1h的平均风速基本上是一个稳定值，若时距太短，则突出风的脉动峰值作用，风速值不稳定。 风对结构产生破坏作用需一定长度的时间和一定次数的往复作用。 我国规范《建筑结构荷载规范》规定的基本风速的时距为10min 桥梁设计时需进行阵风荷载作用下的内力计算，阵风风速确定采用的时距为1—3s。 4、最大风速的样本时间 样本时间：统计最大风速的时间段。 风季节性重复，所以年最大风速最具有代表性，世界各国基本上均取1年作为统计最大风速的样本时间。 5、基本风速的重现期 1年作为统计最大风速的样本时间，得到各年的最大风速；每年的最大风速是不同的。