第8讲 风荷载

1、 4-2 风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。 压力差 风 结构物风压 大气热力学环流模型 理想模型三圈环流模型 地球自转 大陆与海洋吸热差异 4-4 从国际空间站拍摄的飓风伊万云图从国际空间站拍摄的飓风伊万云图 最高风速最高风速214 km/h214 km/h（59.4m/s59.4m/s） 4-5 4-6 风起前后风起前后 3.2 w0的计算的计算基本风速和基本风压基本风速和基本风压 一、基本风速一、基本风速 1. 风速随高度变化，离地表越近，摩擦越大，风速越小。风速随高度变化，离地表越近，摩擦越大，风速越小。 2. 同一高度

2、处的风速与地貌粗糙程度有关。地面粗糙程度高， 同一高度处的风速与地貌粗糙程度有关。地面粗糙程度高， 风能消耗多，风速则低。风能消耗多，风速则低。 3. 风速随时间不断变化，常取某一规定时间内的平均风风速随时间不断变化，常取某一规定时间内的平均风 速作为计算标准。速作为计算标准。10min的平均风速已趋于稳定。的平均风速已趋于稳定。 4. 气候的重复性，年最大风速最有代表性。气候的重复性，年最大风速最有代表性。 5. 基本风速的重现期基本风速的重现期:取年最大风速为样本。该最大风速不是取年最大风速为样本。该最大风速不是 经常出现，而是间隔一段时间后再出现，这个间隔时间称为经常出现，而是间隔一段时

3、间后再出现，这个间隔时间称为 重现期。重现期。 二、基本风压二、基本风压 空旷平坦的地面上，离地面空旷平坦的地面上，离地面10m高度处，经高度处，经 统计所得统计所得50年一遇的年一遇的10min内的平均最大风内的平均最大风 速作为基本风速。由基本风速，根据伯努利速作为基本风速。由基本风速，根据伯努利 方程，计算得出基本风压。方程，计算得出基本风压。 22 0 1 22 Wvv g 2 2220 000 0.012018 (/) 229.801630 v WvvKN m g 三、基本风压查表方法 小练习1 拟在武汉市郊区建造一高度为30m民用钢筋混凝 土结构房屋（设计使用年限为50年），试问在

4、设 计计算风荷载时该建筑物基本风压w0是多大？ 解答：查GB 50009-2012建筑结构荷载规范 附录E得： 基本风压w0=0.35kN/m2 3.3 z风压高度变化系数风压高度变化系数 任一地貌条件下，高度任一地貌条件下，高度z处的风压为：处的风压为： 为任意地貌下的风压高度变化系数，为任意地貌下的风压高度变化系数， 与地面粗糙度与地面粗糙度 和距离地面高度和距离地面高度z有关。有关。 0 2 22 0 00 10 ( ) 1010 T z T Hz W zWW H z 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 将地面粗糙度分为将地面粗糙度分为A、B、C、 D四类四类: A类类是指近海海面和海岛、

5、海岸、湖岸及沙漠地区是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 B类类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏 的乡镇和城市郊区的乡镇和城市郊区 C类类是指有密集建筑群的城市市区是指有密集建筑群的城市市区 D类类是指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，取地是指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，取地 面粗糙度指数面粗糙度指数 A、B、C、D四类风压高度变化系数：四类风压高度变化系数： A类：类：1.284 (z/10)0.24 B类：类：1.000 (z/10)0.30 C类：类：0.544(z/10)0.44 D类：类：0.262 (z/10)0.60

6、风压高度变化系数风压高度变化系数 建筑结构荷载规范建筑结构荷载规范 将地面粗糙度分为将地面粗糙度分为A、B、C、D四类四类: 小练习2 拟在武汉市郊区建造一高度为30m民用钢筋混凝 土结构房屋（设计使用年限为50年），试问在设试问在设 计计算风荷载时该建筑物不同高度处的风压高度计计算风荷载时该建筑物不同高度处的风压高度 变化系数是多少？变化系数是多少？（请计算或查出5m、 10m、。30m高度处的风压高度变化系数） 解答：依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范 对应城市郊区，地面粗糙度类别为B类，依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范表8.2.1查得： 5=1.00， 10=1

7、.00， 15=1.13， 20=1.23， 25=1.31， 30=1.39. 21 23 风经过建筑结构时会对建筑结构表面产生压力或吸力 风流动方向 风流动方向 压力作用压力作用 吸力作用或压力 作用 吸力作用 吸力作用 迎风面背风面 24 迎风面风荷载 风向 风荷载引起的破坏 压力 25 屋顶表面吸力 风向 风荷载引起的破坏 26 侧墙吸力 风向 风荷载引起的破坏 27 风向 背风面墙体受吸力 风荷载引起破坏 28 外部基本风压 b d 风荷载体型系数风荷载体型系数 150300600 s -0.60+0.8 风载体型系数风载体型系数 s s 封闭式双坡屋面封闭式双坡屋面 封闭式房屋和构

8、筑物封闭式房屋和构筑物( (正多边形正多边形) ) +0.8-0.5 -0.5 s +0.8-0.5 -0.7 -0.7 注：中间值按插入法计算注：中间值按插入法计算 +0.8-0.5 -0.7 -0.7 一、一、 单体风载体型系数单体风载体型系数 小练习3 拟在武汉市郊区建造一高度为30m民用钢筋混凝 土结构房屋（设计使用年限为50年），其建筑形 式如下图所示.屋面夹角30度，试问在设计计算风试问在设计计算风 荷载时该建筑物屋顶荷载时该建筑物屋顶A 、B以及背风面以及背风面C体型系数体型系数 s s是多少？是多少？ 解答：依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范 sA=0， sB=-0

9、.5， sC=-0.5。 AB C 3.5 z顺风向风振系数顺风向风振系数 小练习4 拟在武汉市郊区建造一高度为30m民用钢筋混凝 土结构房屋（设计使用年限为50年），其建筑形 式如下图所示.屋面夹角30度，已知房屋高度20m 处的顺风向风振系数z = 2.29，试问在设计计算试问在设计计算 风荷载时该建筑物屋迎风面风荷载时该建筑物屋迎风面a 处的风压标准值？处的风压标准值？ a 20 解答：1 查GB 50009-2012建筑结构荷载规范 附录E得： 基本风压w0=0.35N/mm2 3 依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范或 教材表3-9，风压体型系数s=0.8. 2 依据GB

10、50009-2012建筑结构荷载规范 或教材，对应城市郊区，地面粗糙度类别为B类， 依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范表 8.2.1查得：风压高度变化系数20=1.23 2 k0 =2.29*0.8*1.23*0.35=0.788N/mm zsz WW 4 综上建筑物屋迎风面距地面建筑物屋迎风面距地面20 处的风压标准值处的风压标准值 小练习5 拟在武汉市郊区建造一高度为30m民用钢筋混凝 土结构房屋（设计使用年限为50年），其建筑形 式如下图所示.屋面夹角30度，已知房屋高度10m 处的顺风向风振系数z = 2.05，试问在设计计算试问在设计计算 风荷载时该建筑物屋迎风面风荷载时该建筑物屋迎风面a 处的风压标准值？处的风压标准值？ a 10 解答：1 查GB 50009-2012建筑结构荷载规范 附录E得： 基本风压w0=0.35N/mm2 3 依据GB 50009-2012建筑结构荷载规范或 教材表3-9，风压体型系数s=0.8. 2 依据GB 50009-201