風(fēng)荷載的風(fēng)荷載參數(shù)

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中國規(guī)定的基本風(fēng)壓w0 以一般空曠平坦地面、離地面10米高、風(fēng)速時距為10分鐘平均的最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn),按結(jié)構(gòu)類別考慮重現(xiàn)期(一般結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期為30年,高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)為50年,特別重要的結(jié)構(gòu)為100年),統(tǒng)計得最大風(fēng)速v(即年最大風(fēng)速分布的96.67%分位值,并按w0=ρv2/2確定。式中ρ為空氣質(zhì)量密度;v為風(fēng)速)。根據(jù)統(tǒng)計,認(rèn)為離地面10米高、時距為10分鐘平均的年最大風(fēng)壓,統(tǒng)計分布可按極值I型考慮。 基本風(fēng)壓因地而異,在中國的分布情況是:臺灣海南島等沿海島嶼、東南沿海是最大風(fēng)壓區(qū),由臺風(fēng)造成。東北、華北、西北的北部是風(fēng)壓次大區(qū),主要與強冷氣活動相聯(lián)系。青藏高原為風(fēng)壓較大區(qū),主要由海拔高度較高所造成。其他內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)壓都較小。 風(fēng)速  風(fēng)速隨時間不斷變化(圖1),在一定的時距Δt內(nèi)將風(fēng)速分解為兩部分:一部分是平均風(fēng)速的穩(wěn)定部分;另一部分是指風(fēng)速的脈動部分。為了對變化的風(fēng)速確定其代表值作為基本風(fēng)壓,一般用規(guī)定時距內(nèi)風(fēng)速的穩(wěn)定部分作為取值標(biāo)準(zhǔn)。
建筑設(shè)計中的取用:基本風(fēng)壓應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄D.4 中附表D.4 給出的50 年一遇的風(fēng)壓采用,但不得小于0.3kN/m2。
對于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu),基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高,并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范具體規(guī)定。
當(dāng)城市或建設(shè)地點的基本風(fēng)壓值在本規(guī)范全國基本風(fēng)壓圖上沒有給出時,基本風(fēng)壓值可根據(jù)當(dāng)?shù)啬曜畲箫L(fēng)速資料,按基本風(fēng)壓定義,通過統(tǒng)計分析確定,分析時應(yīng)考慮樣本數(shù)量的影響(參見附錄D)。當(dāng)?shù)貨]有風(fēng)速資料時,可根據(jù)附近地區(qū)規(guī)定的基本風(fēng)壓或長期資料,通過氣象和地形條件的對比分析確定;也可按本規(guī)范附錄D中全國基本風(fēng)壓分布圖(附圖D.5.3)近似確定。
風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取0.6、0.4 和0。 從某一高度的已知風(fēng)壓(如高度為10米的基本風(fēng)壓),推算另一任意高度風(fēng)壓的系數(shù)。風(fēng)壓高度變化系數(shù)隨離地面高度增加而增大,其變化規(guī)律與地面粗糙度及風(fēng)速廓線直接有關(guān)。設(shè)計工程結(jié)構(gòu)時應(yīng)在不同高度處取用對應(yīng)高度的風(fēng)壓值。
對于平坦或稍有起伏的地形,風(fēng)壓高度變化系數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按表8.2.1 確定。
地面粗糙度可分為A、B、C、D 四類:
——A 類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū);
——B 類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);
——C 類指有密集建筑群的城市市區(qū);
——D 類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。 8.2.2對于山區(qū)的建筑物,風(fēng)壓高度變化系數(shù)可按平坦地面的粗糙度類別,由表8.2.1確定外,還應(yīng)考慮地形條件的修正,修正系數(shù)η分別按下述規(guī)定采用: 1 對于山峰和山坡,其頂部B 處的修正系數(shù)可按下述公式采用:
式中tg α—山峰或山坡在迎風(fēng)面一側(cè)的坡度;當(dāng)tg α>0.3 時,取tg α=0.3;
k—系數(shù),對山峰取3.2,對山坡取1.4;
H—山頂或山坡全高(m);
z—建筑物計算位置離建筑物地面的高度,m;當(dāng)z>2.5H 時,取z=2.5H。
對于山峰和山坡的其他部位,可按圖8.2.2 所示,取A、C 處的修正系數(shù)ηA、ηC 為1,AB 間和BC 間的修正系數(shù)按η的線性插值確定。
2 山間盆地、谷地等閉塞地形η=0.75~0.85;
對于與風(fēng)向一致的谷口、山口η=1.20~1.50。 8.2.3對于遠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)可按A 類粗糙度類別,由表8.2.1 確定外,還應(yīng)考慮表8.2.3 中給出的修正系數(shù)。 也稱空氣動力系數(shù),它是風(fēng)在工程結(jié)構(gòu)表面形成的壓力(或吸力)與按來流風(fēng)速算出的理論風(fēng)壓的比值。它反映出穩(wěn)定風(fēng)壓在工程結(jié)構(gòu)及建筑物表面上的分布,并隨建筑物形狀、尺度、圍護和屏蔽狀況以及氣流方向等而異。對尺度很大的工程結(jié)構(gòu)及建筑物,有可能并非全部迎風(fēng)面同時承受最大風(fēng)壓。對一個建筑物而言,從風(fēng)載體型系數(shù)得到的反映是:迎風(fēng)面為壓力;背風(fēng)面及順風(fēng)向的側(cè)面為吸力;頂面則隨坡角大小可能為壓力或吸力。 8.3.1房屋和構(gòu)筑物的風(fēng)載體型系數(shù),可按下列規(guī)定采用: 1 房屋和構(gòu)筑物與表8.3.1 中的體型類同時,可按該表的規(guī)定采用;共丟廢品回收網(wǎng)www.gongdiu.com
2 房屋和構(gòu)筑物與表8.3.1 中的體型不同時,可參考有關(guān)資料采用;
3 房屋和構(gòu)筑物與表8.3.1 中的體型不同且無參考資料可以借鑒時,宜由風(fēng)洞試驗確定;
4 對于重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物,應(yīng)由風(fēng)洞試驗確定。 8.3.2當(dāng)多個建筑物,特別是群集的高層建筑,相互間距較近時,宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng);一般可將單獨建筑物的體型系數(shù)μs乘以相互干擾增大系數(shù),該系數(shù)可參考類似條件的試驗資料確定;必要時宜通過風(fēng)洞試驗得出。 8.3.3驗算圍護構(gòu)件及其連接的強度時,可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù): 一、外表面 1 正壓區(qū)按表8.3.1 采用;
2 負壓區(qū)
-對墻面,取-1.0;
-對墻角邊,取-1.8;
-對屋面局部部位(周邊和屋面坡度大于10°的屋脊部位),取-2.2;
-對檐口、雨篷、遮陽板等突出構(gòu)件,取-2.0。
注:對墻角邊和屋面局部部位的作用寬度為房屋寬度的0.1 或房屋平均高度的0.4,取其小者,但不小于1.5m。 內(nèi)表面 對封閉式建筑物,按外表面風(fēng)壓的正負情況取-0.2 或0.2。 風(fēng)的脈動部分對高聳結(jié)構(gòu)所引起的動態(tài)作用。一般結(jié)構(gòu)對風(fēng)力的動態(tài)作用并不敏感,可僅考慮靜態(tài)作用。但對于高聳結(jié)構(gòu)(如塔架、煙囪、水塔)和高層建筑,除考慮靜態(tài)作用外,還需考慮動態(tài)作用。動態(tài)作用與結(jié)構(gòu)自振周期、結(jié)構(gòu)振型,結(jié)構(gòu)阻尼和結(jié)構(gòu)高度等因素有關(guān),可將脈動風(fēng)壓假定為各態(tài)歷經(jīng)隨機過程按隨機振動理論的基本原理導(dǎo)出。為方便起見,動態(tài)作用常用等效靜態(tài)放大系數(shù),即風(fēng)振系數(shù)的方式與靜態(tài)作用一并考慮。 8.4.1對于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程結(jié)構(gòu),如房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu),以及對于高度大于30m 且高寬比大于1.5 的高柔房屋,均應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動對結(jié)構(gòu)發(fā) 生順風(fēng)向風(fēng)振的影響。風(fēng)振計算應(yīng)按隨機振動理論進行,結(jié)構(gòu)的自振周期應(yīng)按結(jié)構(gòu)動力學(xué)計算。 注:近似的基本自振周期T1 可按附錄E 計算。 8.4.2對于一般懸臂型結(jié)構(gòu),例如構(gòu)架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu),以及高度大于30m,高寬比大于1.5 且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高層建筑,均可僅考慮第一振型的影響,結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載可按公式(8.1.1-1)通過風(fēng)振系數(shù)來計算,結(jié)構(gòu)在z 高度處的風(fēng)振系數(shù)βz 可按下式計算: 式中ξ—脈動增大系數(shù);四五設(shè)計網(wǎng)www.45te.com
υ—脈動影響系數(shù);
—振型系數(shù);
μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)。 8.4.3脈動增大系數(shù),可按表8.4.3 確定。 注:計算 時,對地面粗糙度B 類地區(qū)可直接代入基本風(fēng)壓,而對A 類、C 類和D 類地區(qū)應(yīng)按當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓分別乘以1.38、0.62 和0.32 后代入。 8.4.4脈動影響系數(shù),可按下列情況分別確定。 1 結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度遠小于其高度的情況(如高聳結(jié)構(gòu)等): 若外形、質(zhì)量沿高度比較均勻,脈動系數(shù)可按表8.4.4-1 確定。 當(dāng)結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面的寬度沿高度按直線或接近直線變化,而質(zhì)量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化時,表8.4.4-1 中的脈動影響系數(shù)應(yīng)再乘以修正系數(shù)θB 和θv。θB應(yīng)為構(gòu)筑物迎風(fēng)面在z 高度處的寬度Bz 與底部寬度B0 的比值; θν可按表8.4.4-2 確定。 2 結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度較大時,應(yīng)考慮寬度方向風(fēng)壓空間相關(guān)性的情況(如高層建筑等):若外形、質(zhì)量沿高度比較均勻,脈動影響系數(shù)可根據(jù)總高度H 及其與迎風(fēng)面寬度B 的比值,按表8.4.4-3 確定。
8.4.5振型系數(shù)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)動力計算確定。對外形、質(zhì)量、剛度沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的懸臂型高聳結(jié)構(gòu)及沿高度比較均勻的高層建筑,振型系數(shù)也可根據(jù)相對高度z/H 按附錄F 確定。
8.5.1對矩形截面高層建筑當(dāng)滿足下列條件時,確定其橫風(fēng)向風(fēng)振等效風(fēng)荷載:
1 建筑的平面形狀和質(zhì)量在整個高度范圍內(nèi)基本相同;  2 高寬比HμBD在4~8 之間,深寬比D/B 在o. 5~2 之  間,其中B 為結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面寬度.D 為結(jié)構(gòu)平面的進深(順風(fēng)向尺寸) ;間,其中B 為結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)面寬度.D 為結(jié)構(gòu)平面的進深(順風(fēng)向尺寸) ;  3 vHTu //西運10. Tu 為結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向第1 階自振周期,均為結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速。咩票優(yōu)惠電影票www.miepiao.com
8.6.1對圓形截面的結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)Re 的不同情況按下述規(guī)定進行橫風(fēng)向風(fēng)振(旋渦脫落)的校核:
1 當(dāng)Re<3×10 時(亞臨界的微風(fēng)共振),應(yīng)按下式控制結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速υH 不超過臨界風(fēng)速υcr, υcr 和υH 可按下列公式確定:
式中T1—結(jié)構(gòu)基本自振周期;
St—斯脫羅哈數(shù),對圓截面結(jié)構(gòu)取0.2;
γW—風(fēng)荷載分項系數(shù),取1.4;
μH—結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)壓高度變化系數(shù);
ω0—基本風(fēng)壓(kN/m);
ρ—空氣密度(kg/m)。
當(dāng)結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速超過υcr 時,可在構(gòu)造上采取防振措施,或控制結(jié)構(gòu)的臨界風(fēng)速υcr 不小于15m/s。
2 Re≥3.5×10且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速大于υcr 時(跨臨界的強風(fēng)共振),應(yīng)按第8.6.2條考慮橫風(fēng)向風(fēng)荷載引起的荷載效應(yīng)。CAD軟件素材教程下載www.9npx.com
3 雷諾數(shù)Re 可按下列公式確定:
Re=69000vD (8.6.1-3)
式中υ—計算高度處的風(fēng)速(m/s);
D—結(jié)構(gòu)截面的直徑(m)。
4 當(dāng)結(jié)構(gòu)沿高度截面縮小時(傾斜度不大于0.02),可近似取2/3 結(jié)構(gòu)高度處的風(fēng)速和直徑。 8.6.2跨臨界強風(fēng)共振引起在z 高處振型j 的等效風(fēng)荷載可由下列公式確定: 式中 —計算系數(shù),按表8.6.2 確定;
—在z 高處結(jié)構(gòu)的j 振型系數(shù),由計算確定或參考附錄F;
ζj—第j 振型的阻尼比;對第1 振型,鋼結(jié)構(gòu)取0.01,房屋鋼結(jié)構(gòu)取0.02,
混凝土結(jié)構(gòu)取0.05;對高振型的阻尼比,若無實測資料,可近似按第1 振型的值取用。
表8.6.2 中的H1 為臨界風(fēng)速起始點高度,可按下式確定:
式中α—地面粗糙度指數(shù),對A、B、C 和D 四類分別取0.12、0.16、0.22 和0.30;
υH—結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速(m/s)。設(shè)計學(xué)徒自學(xué)網(wǎng)www.sx1c.com
注:校核橫風(fēng)向風(fēng)振時所考慮的高振型序號不大于4,對一般懸臂型結(jié)構(gòu),可只取第1 或第2 個振型。 8.6.3校核橫風(fēng)向風(fēng)振時,風(fēng)的荷載總效應(yīng)可將橫風(fēng)向風(fēng)荷載效應(yīng)Sc 與順風(fēng)向風(fēng)荷載效應(yīng)SA 按下式組合后確定: 8.6.4對非圓形截面的結(jié)構(gòu),橫風(fēng)向風(fēng)振的等效風(fēng)荷載宜通過空氣彈性模型的風(fēng)洞試驗確定;也可參考有關(guān)資料確定。
膜結(jié)構(gòu)中的風(fēng)荷載 風(fēng)荷載是膜結(jié)構(gòu)設(shè)計控制荷載之一,一般作為靜荷載進行結(jié)構(gòu)分析。組合值為0 6、頻遇值為0 4、準(zhǔn)永久值系數(shù)為O。
風(fēng)振系數(shù),指將lOmin平均風(fēng)壓系數(shù)轉(zhuǎn)化為瞬時風(fēng)壓系數(shù),同時考慮風(fēng)荷載脈動與結(jié)構(gòu)動力之間的諧振效應(yīng)。風(fēng)振系數(shù)不僅與建筑場地有關(guān),且與結(jié)構(gòu)自振特性有關(guān),很難給出“準(zhǔn)確值”c大型空間結(jié)構(gòu)屬柔性結(jié)構(gòu)體系,自振頻率小,振形密集,以至存在大量同頻率振形,振形間模態(tài)相關(guān)性強。對動力效應(yīng)起作用的頻率多,且低階振形并不一定為主振形,某些高階振形動力效應(yīng)反而大。因此,不能用低階或某階振形頻率確定風(fēng)振系數(shù),需要綜合評價結(jié)構(gòu)整體動力特性,結(jié)合既往相似工程,選取合理值。 8.5.1計算圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載時的陣風(fēng)系數(shù)應(yīng)按表8.5.1 確定。

風(fēng)荷載的風(fēng)荷載參數(shù)

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