《工程荷载风荷》课件.pptVIP

*****************课程目标11.风荷载概念风荷载定义，重要性，与工程安全的关系。22.风荷载计算掌握风荷载计算方法，公式应用，参数选择。33.抗风设计了解抗风设计规范，结构抗风措施，验算方法。44.软件应用介绍风洞试验，CFD分析软件在抗风设计中的应用。什么是风荷载风荷载是指风力作用在建筑物或构筑物表面的力。风荷载的大小和方向取决于风速、风向、建筑物的形状和尺寸。风荷载是建筑结构设计中必须考虑的重要荷载之一，它会影响建筑物的稳定性和安全性。风荷载的产生原因风压风运动时，空气分子不断撞击物体表面，产生压力。地形地貌建筑物周围的地形地貌会影响风速和风向。湍流效应建筑物周围的风流会发生湍流，产生脉动风压。气象条件风速、风向、气压等气象因素对风荷载影响很大。风荷载的基本特征随机性风速和风向是随机变化的，导致风荷载不确定性。脉动性风荷载随时间波动，瞬时风速大于平均风速，需要考虑脉动风荷载影响。空间分布不均匀不同部位的风速和风向存在差异，导致风荷载分布不均。与建筑物形状相关建筑物形状会影响风荷载大小和方向，需要考虑建筑物体型系数。风荷载的作用类型静风荷载建筑物在静风作用下产生的荷载，主要取决于风速和建筑物形状。静风荷载比较稳定，可以通过计算确定。阵风荷载由风速突变产生的荷载，具有很大的不确定性，会导致建筑物产生振动，需要进行专门的计算和分析。湍流荷载由风速随机变化产生的荷载，会对建筑物产生复杂的力学作用，需要采用风洞试验或数值模拟的方法进行评估。设计风速的确定1基本风速基本风速是指在距地面10米高度处，基本风压为100Pa时的风速，通常以50年一遇的风速作为设计风速。2地形系数地形系数是反映地形对风速的影响程度的系数，它与地形起伏程度有关，如山区、丘陵地区地形系数一般大于平原地区。3高度系数高度系数是反映风速随高度变化的系数，它与建筑物高度和地表粗糙度有关，建筑物高度越高，风速越大。建筑物表面压力系数建筑物表面压力系数是反映建筑物表面风压分布的无量纲系数。压力系数的大小受建筑物形状、尺寸、高度、风向、风速、地形的影響。1.0正面0.5侧面-0.5背风面风荷载计算公式风荷载计算公式用于确定建筑物或结构物在风荷载作用下的受力情况，并以此进行抗风设计。计算风荷载需要考虑多种因素，包括风速、建筑物高度、形状、表面粗糙度以及周围环境等。实例1：高层建筑风荷载计算高层建筑的风荷载计算通常采用风荷载系数法，该方法将风荷载分解为沿建筑物表面作用的压力和吸力。1风荷载系数根据建筑物形状、高度、周围环境等因素确定2设计风速根据建筑物所在地的风速等级确定3风荷载计算公式将风荷载系数和设计风速代入公式计算计算得到的风荷载用于结构设计，确保建筑物能够承受风力的作用。实例2：桥梁风荷载计算确定设计风速根据桥梁所在地区的风速等级和风速统计数据，确定桥梁的设计风速。计算风荷载根据桥梁的形状、尺寸和风速，采用相关公式计算风荷载。确定桥梁风荷载分布考虑桥梁的结构形式和风荷载的分布规律，确定桥梁风荷载的分布形式。进行结构分析根据风荷载分布和桥梁结构参数，进行结构分析，计算桥梁的应力和变形。验算结构强度检查桥梁结构的强度和稳定性，确保其能够承受风荷载。影响因素分析地形地貌地形地貌对风荷载影响很大，例如山区、峡谷等特殊地形会形成强烈的风力。建筑物形状建筑物形状会影响风荷载的大小和分布，例如高层建筑、桥梁等特殊形状会受到更大的风荷载。周围环境周围环境也会影响风荷载，例如高层建筑之间的风荷载相互影响，会形成复杂的湍流。风向风速风向风速会直接影响风荷载的大小和方向，例如台风、飓风等强风天气会造成巨大的风荷载。风洞试验的作用11.模拟真实风场风洞试验可以模拟真实的风场环境，包括风速、风向、湍流度等，以便对结构物进行风荷载测试。22.评估结构安全通过测试结构物在不同风荷载条件下的响应，可以评估结构物的抗风性能，为结构设计提供可靠的依据。33.优化结构设计根据试验结果，可以对结构设计进行优化，提高结构的抗风性能，降低风荷载对结构的影响。44.研究风致振动风洞试验可以研究结构物在风荷载作用下的振动特性，为结构减振设计提供依据。风洞试验的原理1模拟风场通过风机产生风力，模拟真实环境中的风速和风压。2模型测试将建筑模型放置在风洞中，测试模型在不同风速和风向下的受力情况。3数据分析分析测试数据，得到建筑物在不同风况下的受力特性。风洞试验模拟真实环境中的风力，测试建筑模型在不同风况下的受力情况，为结构抗