土木工程结构抗风设计南航学习教案

1、土木工程土木工程(tm gngchng)结构抗风设计结构抗风设计 南航南航第一页，共28页。第1页/共28页第二页，共28页。在长期的气象观察中发现，大于该值的极大风速并不是经常出现，而需间隔一定在长期的气象观察中发现，大于该值的极大风速并不是经常出现，而需间隔一定(ydng)的时期后再出现，这个间隔时期，称为重现期。重现期不同，设计风速也不同。因而重现期是在概率意义上体现了结构的安全度，的时期后再出现，这个间隔时期，称为重现期。重现期不同，设计风速也不同。因而重现期是在概率意义上体现了结构的安全度，重现期为重现期为T0的基本风速，则在任一年中只超越该风速一次的概率为的基本风速，则在任一年中只

2、超越该风速一次的概率为1/ T0 ，不超过设计最大风速的概率或保证率应为：，不超过设计最大风速的概率或保证率应为： 011PT 第2页/共28页第三页，共28页。( ) ()/F xexpexpx根据(gnj)概率论 ( )0.5772E x6x由风速资料 11( )niixE xxn2112()1niixxxn可求得参数 和 第3页/共28页第四页，共28页。ln(ln)xxFxxx从而(cng r)，保证率和保证系数的关系式如下：60.57722ln( lnF ) 第4页/共28页第五页，共28页。一般而言，时距越长，平均风速一般而言，时距越长，平均风速(fn s)也越小也越小 。我国规范

3、就规定以我国规范就规定以10分钟为取值标准。分钟为取值标准。第5页/共28页第六页，共28页。第6页/共28页第七页，共28页。第7页/共28页第八页，共28页。第8页/共28页第九页，共28页。年份1989199019911992199319941995199619971998年最大风速（m/s）15.022.715.314.012.317.018.316.319.014.0解：解：平均值、根方差平均值、根方差(fn ch)：101116.39(/ )10iixxm s102112(16.39)3.02(/ )9iixxm s60.57722ln( ln0.98)2.59 0116.392.

4、59 3.0224.21(/ )xvxxm s2220024.210.37(/)16001600vwkN m第9页/共28页第十页，共28页。第10页/共28页第十一页，共28页。( )()abbv zzzv200()10awwa米高风压：米高风压： 第11页/共28页第十二页，共28页。( )Gzm粗糙度类别描 述A近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区300012B田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区350016C有密集建筑群的城市市区400022D有密集建筑群的且房屋较高的城市市区450030地貌的近似确定地貌的近似确定(qudng)有下述原则：有下述原则： (1) 以拟建

5、房屋为中心，以拟建房屋为中心，2km为半径的迎风半圆影响范围内的房屋高度和密度来区分类别，风向可以该地区的主导风向为准。为半径的迎风半圆影响范围内的房屋高度和密度来区分类别，风向可以该地区的主导风向为准。 (2) 以半圆影响范围内建筑物平均高度来划分类别，当以半圆影响范围内建筑物平均高度来划分类别，当H9m为为B类，类，9mH18m为为C类，类，H18m为为D类。类。 第12页/共28页第十三页，共28页。210,0103.12 ()GwwZZG梯度梯度(t d)风高度风高度第13页/共28页第十四页，共28页。时距1h10min5min2min1min0.5min20s10s5s瞬时比值0.

6、9411.071.161.201.261.281.351.391.50第14页/共28页第十五页，共28页。NoImage( )0.550.098lnln(100)1v TTkvT欧洲钢结构协会规定的换算系数是以重现期为欧洲钢结构协会规定的换算系数是以重现期为50年的风速为基准年的风速为基准(jzhn)，换算表达式如下：，换算表达式如下：111 0.13ln ln(1)1.507kT我国以重现期为我国以重现期为50年的风速为基准，换算表达式如下年的风速为基准，换算表达式如下：NoImageNoImage463. 0lg363. 00TT第15页/共28页第十六页，共28页。0212pPPv1n

7、piiisAANoImage风速计算的风压结构表面的实际风压压力系数 高度处静压远前方上游参考测点测得的风压0PP第16页/共28页第十七页，共28页。第17页/共28页第十八页，共28页。陆家嘴金融贸易区风洞试验陆家嘴金融贸易区风洞试验第18页/共28页第十九页，共28页。第19页/共28页第二十页，共28页。第20页/共28页第二十一页，共28页。角时所产生的分离角时所产生的分离改善流场性能改善流场性能稳定段、整流网稳定段、整流网使上游紊乱使上游紊乱的不均匀气流稳定下来，的不均匀气流稳定下来，使速度更均匀使速度更均匀收缩段收缩段使稳定气流均匀加速使稳定气流均匀加速动力段动力段主要包括电机、风扇、主要包括电机、风扇、导向片等导向片等第21页/共28页第二十二页，共28页。第22页/共28页第二十三页，共28页。第23页/共28页第二十四页，共28页。第24页/共28页第二十五页，共28页。第25页/共28页第二十六页，共28页。2( )()aababazw zwz风压高度变化系数定义为任意风压高度变化系数定义为任意(rny)高度处的平均风压与基本风压的比高度处的平均风压与基本风压的比值值 200()( )abaabazzww zz