中美规范关于风荷载计算的差异与转换方法.doc

- PAGE i - 中美规范关于风荷载计算的差异与转换方法 中美规范中各自采用的时距和重现期，见表 1。 中、美规范中采用的时距和重现期 表 1 规 范 测风速高度 时 距 重现期 中国GB50009-2001 10m 10分钟 50年 美国 MBMA、UBC 10m 变时距 50年 美国规范中最大里程风速与相应时距 美国UBC（MBMA）规范中提供的风力资料为开阔地形上离地10m的最大里程风速。记录时距为水平长度1英里的某一体积空气通过风速计所需的时间。由此可得到： （1） 其中t的单位为s，的单位为mph。 由式（1）可建立不同最大里程风速值与其时距的对应关系，见表 2。 不同最大里程风速值与其时距的对应关系 表 2 时 距 (s) ? ? ? 30 35 40 45 50 55 60 65 70 ? ? ? 最大里程风速mph ? ? ? 120 103 90 80 72 64 60 55 51 ? ? ? 美国最大里程风速与中国的基本风速在t时间内所取的平均风速与一小时内所取的平均风速的关系为： （2） 其中：为时距t秒内的平均风速；为一小时内的平均风速；z为高度；z 0为地面粗糙长度；β为与地面粗糙长度z 0相关的系数；c(t)为由时距决定的系数，其取值见表 3。 由时距t决定的系数c(t) 表 3 t 1 10 20 30 50 100 200 300 600 1000 3600 c(t) 3.00 2.32 2.00 1.73 1.35 1.02 0.70 0.54 0.36 0.16 0.00 对于B类地形，离地10m高度处，将z = 10m，z 0 ? 0.05m代入式（2），可得： （3） 中国的基本风速的记录时距为600s，从表 3查得c(t) = 0.36，代入式（3）得： （4） 对于美国规范，将不同的时距对应的c(t) 代入式（3），求出值，然后除以1.067，即可得最大里程风速与中国基本风速的比值，见表 4。 最大里程风速与中国基本风速的比值 表 4 t(s) ? ? ? 30 35 40 45 50 55 60 65 70 ? ? ? ? ? ? 1.24 1.22 1.20 1.19 1.17 1.16 1.15 1.15 1.15 ? ? ? 中国基本风压 与美国风速 间的转换关系 由中国基本风压与风速的基本关系式： 得 （m/s） 或 （mph） （5） 中国基本风压 与美国风速间的关系为： （mph） （6） 美国基本风压 与风速的关系为： （kN/m2） （7） 综合表 2、表 4和式（6）、式（7）可得表 5。 中国基本风压与美国基本风压及风速间的对应关系 表 5 中国风压 (kN/m2) 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 美国风速 (mph) 70 70 70 72 76 80 83 87 91 94 美国与中国风压比 2.00 1.72 1.50 1.41 1.42 1.43 1.43 1.43 1.45 1.45 中国风压 (kN/m2) 0.80 0.85 0.9 0.95 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 美国风速 (mph) 98 101 104 108 111 117 122 128 133 138 美国与中国风压比 1.47 1.47 1.49 1.50 1.51 1.52 1.52 1.54 1.55 1.56 例如：已知中国风压= 0.60 kN/m2，求美国风速=？。 解： 由式（5） （mph） 得中国风速： （mph） 由式（1） （s） 得中国风速时距： （s） 由表 4可知 时，中美风速比不超过1.20，故得美国风速时距： （s） 由表 4查得中美风速比约为1.195 由式（6） 得： （mph） 风力等级表 风力等级 海面浪高(m) 海面和渔船征象 陆上地面物征象 相当风速（m/s） 一般 最高 范围 中数 0 - - 平静 静烟直上 0.0～0.2 0 1 0.1 0.1 有微波 烟能表示风向，树叶略有摇动 0.3～1.5 1 2 0.2 0.3 有小波纹，渔船摇动 人面感觉有风，树叶有微响，旗子开始飘动，高的草和庄稼开始摇动 1.6～3.3 2 3 0.6 1.0 有小浪，渔船渐觉簸动 树叶及小枝摇动不息，旗子展开，高的草和庄稼摇动不息 3.4～5.4 4 4 1.0 1.5 浪顶有些白色泡沫