第二讲混凝土课件

第三章侧压力内容提要

第一节土的侧压力第二节水压力和流水压力第三节波浪荷载第四节冻胀力第五节冰压力第六节撞击力第一节、土的侧压力

一、土侧压力的分类

土的侧压力

挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧向压力

土侧压力的大小及其分布规律挡土墙可能的运动方向；墙后填土的种类；填土面的形式；墙的截面刚度；地基的变形等

土压力分类（墙的位移情况及墙后填土所处的状态）

静止土压力E0

主动土压力Ea

被动土压力Ep

1、静止土压力(earthpressureatrest)

如果挡土墙在土压力作用下不发生移动或转动而保持原来位置，则墙后土体处于弹性平衡状态，此时墙背所受的土压力称为静止土压力

—以符号E0表示2、主动土压力

(activeearthpressure)

当挡土墙在填土产生的土压力作用下向墙前移动和转动时，随着位移量的增大，作用于墙后的土压力逐渐减少，当位移量达某一（微量）值时，墙后土体处于主动极限平衡状态，此时作用于墙背上的土压力称为主动土压力

—以符号Ea表示3、被动土压力(passiveearthpressure)

当挡土墙在外荷载作用下推向土体时，随着墙向后位移量的增加，土体对墙背的反力也逐渐增加，当位移量足够大，直到土体在墙的推压下达到被动极限平衡状态时，作用于墙背上的土压力称为被动土压力—以符号Ep表示4、E0、Ea、Ep三者的关系（如图）试验研究表明：在相同条件下，主动土压力Ea小于静止土压力E0

，而静止土压力E0又小于被动土压力Ep

，即Ea<E0<Ep

，而且产生被动土压力所需的位移量p大大超过产生主动土压力所需的位移量a

。

E

EaE0Ep

ap

墙体位移与土压力的关系二、土压力的计算1、静止土压力（E0）在填土表面下任意深度z处取出一微元体M，作用的应力（如图）：

竖向的土自重应力

z=z

静止土压力强度

0=k0z=

k0

z式中，k0—静止土压力系数，可近似按k0=1-sin/（/为土的有效内摩擦角）计算；

—墙后填土容重，kN/m3。大小：方向:作用点：

静止土压力沿墙高为三角形分布

竖向的土自重应力

z=z

静止土压力强度

0=k0z=

k0

z

z

z

M

0Hdz

E01/3H

k0

H

静止土压力0的分布2、主动土压力Ea、被动土压力Ep朗金土压力理论（Rankine’searthpressuretheory）

朗金土压力理论是根据半空间内的应力状态和土的极限平衡理论而得出的土压力计算方法。

基本假定对象为弹性半空间土体

填土面无限长不考虑挡土墙及回填土的施工因素挡土墙的墙背竖直（=0）、光滑（=0）、填土面水平（=0）、无超载

墙背与填土之间无摩擦力，因而无剪力，即墙背为主应力面塑性主动状态当挡土墙离开土体向远离墙背方向移动时，墙后土体M有伸张的趋势，此时单元在水平截面上的法向应力z不变而竖向截面上的法向应x却逐渐减少（↓），直至满足极限平衡条件为止（称为主动朗金状态），此时x达最低限值a，因此，a是小主应力，而z是大主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。此时滑动面的方向与大主压力z的作用面（即水平面）成=450+/2

塑性被动状态当挡土墙在外力作用下挤压土体，水平截面上的法向应力z不变，x不断增加（↑），直至满足极限平衡条件（称为被动朗金状态）时x达最大限值p

，这时，x=p是大主应力，而z是小主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切。

此时滑动面的方向与小主压力z的作用面（即水平面）成

=450-/2

由土力学的强度理论可知，当土体中某点处于极限平衡状态时，大主应力1和小主应力3之间应满足以下关系式：

粘性土

1=3tg2(450+/2)+2Ctg(450+/2)或3=1tg2(450-/2)-2Ctg(450-/2)

无粘性土1=3tg2(450+/2)或3=1tg2(450-/2)土体达主动极限平衡状态时，z=z不变，也即大主应力不变，而水平应力x是小主应力a

，即

1=z=z

、3=a

无粘性土a=ztg2(450-/2)或a=zka

粘性土

a=ztg2(450-/2)-2Ctg(450-/2)

ka—主动土压力系数，ka=tg2(450-/2)

；

—墙后填土的容重，kN/m3，地下水位以下用浮容重；

C—填土的内聚力，kN/m2；

z—所计算的点离填土面的深度。Ea通过三角形的形心，即作用在离墙底H/3处。粘性土的主动土压力强度包括两部分（如图）：无粘性土的主动土压力强度与高度成正比，沿高度的压力分布为三角形（如图），单位墙长的主动土压力为：

2Czz0HaEaaz

dzH/3Eab(H-z0)/3Hka

Hka

(a)主动土压力的计算(b)无粘性土（c)粘性土

主动土压力强度a分布粘性土的侧压力分布仅是abc部分实际上墙与土在很小的拉应力作用下就会分离，故在计算土压力时可略去不计。

a点离填土面的深度常称为临界深度，在填土面无荷载的条件下，可令式为零求得z0值，即：主动土压力Ea通过在三角形abc压力分布图的形心，即作用在离墙底(H-z0)/3处如取单位墙长计算，则主动土压力Ea为：

当墙受到外力作用而推向土体时，填土中任意一点的竖向应力z=z仍不变，而水平应力x却逐渐增大（↑），直至出现被动朗金状态，此时，x是最大限值p，因此p是大主应力，也就是被动土压力强度，而z则是小主应力，即3=z=z

、1=p

无粘性土：p=z

tg2(450+/2)=z

kp

粘性土：p=z

3tg2(450+/2)+2Ctg

(450+/2)

式中，kp—被动土压力系数，kp=tg2(450+/2)

其余符号同前。z

zH

pdzH

kp

2C

H

kp

(a)被动土压力的计算(b)无粘性土（c)粘性土

被动土压力强度p分布无粘性土有粘性土无粘性土的被动土压力强度p呈三角形分布（如图）粘性土的被动土压力强度p呈梯形分布（如图）如取单位墙长计算，则被动土压力Ep可由下式计算：无粘性土：粘性土：被动土压力Ep

通过三角形或梯形分布图的形心第二节、水压力和流水压力

一、水压力水对结构物的作用

化学作用—对结构物的腐蚀或侵入

物理作用—力学作用（结构物表面产生的静水压力和动水压力）静水压力符合阿基米德定律静水压力

水平分量、竖向分量水平分量

w

z

水深的直线函数竖向分量

结构物承压面和经过承压面底部的母线到自由水平面之间的“压力体”体积的水重水压力总是作用于结构物表面的法线方向二、流水压力结构物表面上某点的水压力

P=P静+P动

瞬时的动水压力P动

作用于结构物上的总动水压力（按面积F取平均值）：式中：Cp—压力系数；—脉动系数；—水的密度（kg/m2）；v—平均流速（m/s）。三、作用于桥墩上的流水压力计算

流水压力合力的作用点：假定在设计水位线以下0.3倍水深处

设计水位

0.3H

FwH

桥墩

桥墩上的流水压力作用点位置示意第三节波浪荷载

波峰波顶计算水位

h/2浪高hh/2平均水位

波谷波底

波长

1、波浪荷载

~有波浪时水对结构物产生的附加应力2、波浪是一种波具有波的特性（图示）3、波浪荷载计算（当波高h>0.5m时考虑波浪对构筑物的作用力）波浪的特性；构筑物类型；当地的地形地貌；海底坡度等根据经验确定构筑物的分类（L/=构筑物水平轴线长度/浪高波长）

~P25，表3-1L/0.21.0

桩柱墩柱直墙或斜坡直墙(L/>1.0)上的波浪荷载计算考虑三种波浪：①立波②近区破碎波构筑物附近半个波长范围内（/2）发生破碎的波③远区破碎波

距直墙半个波长以外（>/2）发生破碎的波

内侧p/1p1外侧海平面

h+h0h-h0H

p/2p2（1）立波的压力--Sainflow方法（最古老、最简单）有限水深立波的一次近似解适用范围：H(水深)/=0.1350.20；h(浪高)/0.035波谷压强波峰压强

海平面Z=h1(波高)pmax

h1/3Hdb(db

波浪破碎时的水深)b

Pmax/2(2)远区破碎波的压力-距直墙半个波长以外（>/2

）发生破碎破碎波对直墙的作用力≈相当于一股水流冲击直墙时产生的波压力h1—远区破碎波的波高；db—波浪破碎时的水深。作用于直墙上的最大压墙：（P26，3-25）K—试验确定，一般取1.7；

—波浪冲击直墙的水流速度（一般很难确定）—水的密度，kg/m3；g—重力加速度（9.81m/s2）。（3）近区破碎波的压力

构筑物附近半个波长范围内（/2

）发生破碎

破碎波对直墙的作用力

瞬时动水压力

近区破碎波的压力计算方法

Minikin法

Minikin法最大动水压力发生在静水面；近区破碎波的压强=动水压强+静水压强

动水压力分布

呈抛物线分布，在hb/2静水面范围内，最大动水压强pm在静水面处。其中，hb—破碎波的波高；

—对应于水深为D处的波长

ypm

hb/2

动压强分布

x

hb/2静水面

静压强分布ps

HD

堆石基床

静水压强分布ps第四节冻胀力

一、冻土的概念

具有负温或零温度（00c），其中含有冰，且胶结着松散固体颗粒的土体

冻土的分类（按冻土存在的时间）

多年冻土（或永冻土）~冻结持续时间3年的土层

—约占全国总面积的21.5%

季节冻土~每年冬季冻结，夏季全部融化的土层

—约占全国总面积的75%

瞬时冻土~冬季冻结状态仅持续几个小时至数日的土层二、冻土的性质

冻土的基本成分固态的土颗粒+冰+液态水+气体、水气复杂的多相天然复合体结构构造：非均质、各相异性的多孔介质三、季节冻土与结构的关系

冬季低温时结构物冻胀破坏

开裂、断裂、严重者造成结构物倾覆等春季融化期间引起地基沉降，对结构产生变形作用四、土的冻胀原理

土体冻胀三要素：水分+土质+负温度

冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）土体冻结不均匀膨胀向四面扩张的内应力（即冻胀力）（在封闭体系中）

冰夹层、冰透镜层（聚冰现象）

冰夹层、冰透镜层(聚冰现象)

冻层膨胀

冻结峰面

（水分迁移）

水分

土的冻胀原理

H

五、冻胀力的分类切向冻胀力—作用于结构物基础侧面使基础产生向上拔力法向冻胀力no—垂直于基底冰结面和基础底面水平冻胀力ho—垂直于基础或结构物侧表面水平冻胀力ho法向冻胀力no切向冻胀力六、冻胀力的计算1、切向冻胀力

--按单位切向冻胀力取值单位切向冻胀力：平均单位切向冻胀力（kpa）相对平均单位冻胀力Tk(kN/m)

一般按平均单位切向力计算（按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94）

与基础接触的冻深（m）

总的切向冻胀力

T=•U•H

与冻土接触的基础周长（m）

2、法向冻胀力no--影响因素复杂，随诸因素变化而变化影响因素：冻土的各种特性；冻土层底下未冻土的压缩性；作用于冻土层上的外部压力；结构物抗变形能力等

日本：no=E•=E•h/H

（P31，3-36）

h—冻胀量；

H—冻结深度；

E—冻土弹性模量

3、水平冻胀力ho

--

没有确定的计算公式，按基于现场或室内测试给出的经验值细粒土的最大冻胀力：100150kpa

粗粒土的最大冻胀力：50100kpa第五节冰压力

一、冰压力的概念位于冰凌河流和水库中的结构物（如桥墩等），由于冰层的作用对结构产生的压力二、冰压力的计算对具有竖向前棱的桥墩，冰压力可按下述规定取用：冰对桩或墩产生的冰压力标准值注(1)列表冰温系数可线性内插；

(2)对海冰，冰温取结冰期最低冰温；对河冰,取解冻期最低冰温。

冰压力的合力作用于计算结冰水位以下0.3倍冰厚处。第六节撞击力

位于通航河流或有漂流物的河流中的桥梁墩台,设计时应考虑船舶或漂流物的撞击作用撞击作用标准值取用或计算当缺乏实际调查资料时，内河上船舶撞击作用标准值可按下表采用；四、五、六、七级航道内的钢筋混凝土桩墩，顺桥向撞击作用标准值可按下表所列数值的50%考虑。当缺乏实际调查资料时，海轮撞击作用标准值可按下表采用。可能遭受大型船舶撞击作用的桥墩，应根据桥墩的自身抗撞击能力、桥墩的位置和外形、流水流速、水位变化、通航船舶类型和碰撞速度等因素做桥墩设施的设计。当设有与墩台分开的防撞击的防护结构时，桥墩可不计船舶的撞击作用。漂流物横桥向撞击力标准值

撞击作用点内河船舶的撞击作用点，假定为计算通航水位线以上2m的桥墩宽度或长度的中点。海轮船舶撞击作用点需视实际情况而定。漂流物的撞击作用点假定在计算通航水位线上桥墩宽度的中点桥梁结构必要时可考虑汽车的撞击作用汽车撞击力标准值在车辆行使方向取1000kN，在车辆垂直方向取500kN，两个方向的撞击力不同时考虑，撞击力作用于行车道以上1.2m处，直接分布于撞击涉及的构件上。对于设有防撞设施的结构构件，可视防撞设施的防撞能力，对汽车撞击力标准值予以折减，但折减后汽车撞击力标准值不应低于上述规定取值的1/6。知识点（1994年2月21日水利部水管[1994]106号通知）

河道的等级划分，主要依据河道的自然规模及其对社会、经济发展影响的重要程度等因素确定。河道划分为五个等级，即一级河道、二级河道、三级河道、四级河道、五级河道。河道等级划分程序：一、二、三级河道由水利部认定；四、五级河道由省、自治区、直辖市水利（水电）厅（局）认定。

在河道分级指标表中满足（1）和（2）项或（1）和（3）项者，可划分为相应等级；不满足上述条件，但满足（4）、（5）、（6）项之一，且（1）、（2）或（1）、（3）项不低于下一个等级指标者，可划为相应等级。图示为一地下式钢筋混凝土圆形水池，试回答下列各问题：（1）试分析作用于水池壁上的土侧压力的大小及分布。（2）试分析作用于水池壁上的水侧压力的大小及分布。作业试问在确定直墙上的波浪荷载时，对下列各种波浪应分别采用什么样的理论？并绘出其波浪压强的分布图。（1）立波；（2）近区破碎波；（3）远区破碎波第四章风荷载内容提要第一节

风的有关知识

第二节

风压

第三节

结构抗风计算的几个重要概念

第四节顺风向结构风效应

第五节横风向结构风效应

第一节

风的有关知识

赤道和低纬度地区：受热量较多，气温高，空气密度小、气压小,且大气因加热膨胀，由表面向高空上升极地和高纬度地区：受热量较少，气温低，空气密度大、气压大，且大气因冷却收缩由高空向地表上升一、风的形成--

空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成

地表上存在气压差或压力梯度北极赤道大气热力学环流模型二、两类性质的大风1、台风弱的热带气旋性涡旋辐合气流将大量暖湿空气带到涡旋内部形成暖心（涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降）低涡增强辐合加强。。。。。（循环）台风(typoon)台风名字2、季风(seasonwind)冬季:大陆温度低、气压高；相邻海洋温度比大陆高、气压低

风从大陆吹向海洋夏季:大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低、气压高

风从海洋吹向大陆三、风级（根据风对地面或海洋物体影响程度）

13个等级（0级12级）（P37，表4-1）

0级1级

2级

3级

4级

5级

6级

7级

8级9级

10级11级12级静风软风轻风微风和风清劲风强风疾风大风烈风狂风暴风飓风第二节风压1、风压与风速的关系建筑物小股气流流向高压气幕压力线w=v2/2dlw1dA(w1+dw1)dA风压的形成边界条件：

2、基本风压w0

按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压

地貌（地面粗糙度）空旷平坦地貌

高度

10米高为标准高度

公称风速时距

=10min

最大风速的样本时间一年

基本风速的重现期T0

基本风速出现一次所需要的时间每年不超过基本风压的概率或保证率p0=1-1/T0（图中影形面积）

GB50009-2001规定：以当地比较空旷平坦地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min内最大风速v0为标准，按w

0=v02/1600确定。最大风速

--随机变量年最大风速p基本风速面积p0=1-1/T0年平均最大风速年最大风速概率密度分布第三节

结构抗风计算的几个重要概念

PL

截面风速

BPMPD

流经任意截面物体所产生的力

结构上的风力顺风向力→PD、

横风向力→PL

、扭力矩→PM

结构的风效应~由风力产生的结构位移、速度、加速度响应、扭转响应一、结构的风力和风效应二、顺风向平均风与脉动风顺风向风速时程曲线平均风

→

忽略其对结构的动力影响

→

等效为静力作用（∵风的长周期结构的自振周期）

脉动风

→

引起结构动力响应（∵风的短周期接近结构自振周期）

顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应脉动风速vf

—短周期成分，周期一般只有几秒钟vf

v(t)t一、顺风向平均风效应1、风载体型系数（s）

气流未被房屋干扰前的流速v0，压力p0

房屋表面某点的流速v，压力p

伯努里方程：p0+v02/2=p+v2/2

w=p-p0=(1-v2/v02)

v02/2=sw0s=1-v2/v02

—风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值,w/w0=s。主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关描述建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。风载体型系数s一般采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行试验确定。《规范》GB50009-2001表7.3.1给出了38项不同类型的建筑物和各类结构体型及其体型系数房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用；房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用；房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可借鉴时，宜由风洞试验确定；对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。风洞试验--在风洞中建筑物能实现大气边界层范围内风的平均风剖面、紊流和自然流动，即要求能模拟风速随高度的变化

大气紊流纵向分量--建筑物长度尺寸具有相同的相似常数建筑物的风洞尺寸：宽24m、高23m，长530m

模拟风剖面--要求模型与原形的环境风速梯度、紊流强度和紊流频谱在几何上和运动上都相似风洞试验：委托风工程专家和专门的实验人员费用较高（国外应用较普遍、国内应用较少）风洞试验模型分类（1）刚性压力模型--主要量测建筑物表面的风压力（吸力）建筑模型材料：采用有机玻璃建筑模型比例：约1：3001：500

建筑模型本身、周围结构模型以及地形都应与实物几何相似，与风流动有明显关系的特征（建筑外形、突出部分等）都应正确模拟。风洞试验得到结构的平均压力、波动压力、体型系数。风洞试验一次需持续60s左右，相应实际时间1h（2）气动弹性模型对高宽比大于5，需要考虑舒适度的高柔建筑时采用精确地考虑结构的柔性和自振频率、阻尼的影响。要求模拟几何尺寸、建筑物的惯性矩、刚度和阻尼特性。（3）刚性高频力平衡模型模型尺寸较小，1：500量级将一个轻质材料的模型固定在高频反应的力平衡系统上，可得到风产生的动力效应。模拟结构刚度或高频力平衡系统模拟结构刚度的基座杆长约150mm的矩形钢棒与一组很薄的钢棒组合，可测倾覆力矩和扭矩等

150300600s-0.60+0.8风载体型系数s【例1】封闭式双坡屋面【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形)+0.8-0.5-0.5s+0.8-0.5-0.7-0.7注：中间值按插入法计算+0.8-0.5-0.7

-0.7？当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予以考虑。《规范》GB50009规定：将单独建筑物的体型系数s乘以相互干扰系数(可参考类似条件的试验资料确定；必要时宜通过风洞试验得出)以考虑风力相互干扰的群体效应。？风力作用在高层建筑表面，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位（阳台、雨篷等外挑构件），局部风压会超过按表所得的平均风压《规范》GB50009规定：对负压区可根据不同部位分别取体型系数为-1.0-2.2？对封闭式建筑物，考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙，以及机械通风等因素，室内可能存在正负不同的气压。《规范》GB50009规定：对封闭式建筑物的内表面压力系数，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.22、风压高度变化系数z地面的粗糙度、温度垂直梯度在大气边界层内，风速随离地面高度而增大当气压场随高度不变时，风速随高度增大的规律，主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度通常认为在离地面高度为300m500m时，风速不再受地面粗糙度的影响，达到“梯度风速”，该高度称为梯度风高度HG

地面粗糙度等级低的地区，其梯度高度比等级高的地区为低。

GB50009-2001地面的粗糙度类别

A类—近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区

B类—田野、乡村、丛林、丘陵、房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区

C类—有密集建筑群的城市市区

D类—有密集建筑群且房屋较高的城市市区地面粗糙度类别粗糙度指数梯度风高度HG

风压高度变化系数z

A类0.12300m1.379(z/10)0.24B类0.16350m1.000(z/10)0.32

C类0.22400m0.616(z/10)0.44D类0.30450m0.318(z/10)0.60

风压高度变化系数z(z)=任意高度处的风压wa(z)/基本风压w0~根据离地面或海平面高度、地面粗糙度类别由GB50009—2001表7.2.1确定。

【思考题】《规范》GB50009对远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数z如何确定？地面粗糙度近似确定原则（无实测粗糙度指数）以拟建房2km为半径的迎风半圆范围内的房屋高度和密集度来区分粗糙度类别，风向原则上应以该地区最大风的风向为准，但也可取其主导风；以半圆影响范围内建筑物的平均高度h平均来划分地面粗糙度类别，当h平均18m，为D类，，9mh平均18m为C类，h平均

9m，为B类。影响范围内不同高度的面域可按下述原则确定，即每座建筑物向外延伸距离为其高度的面域内均为该高度，当不同高度的面域相交时，交叠部分的高度取大者；平均高度h平均取各面域面积为权数计算。3、平均风下结构的静力风载

wz=sz(z)w0

二、顺风向脉动风效应

脉动风—随机动力作用→按随机振动理论进行分析-自学

1、主要承重结构

顺风向总风效应=顺风向平均风效应+顺风向脉动风效应

w(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z))w(z)=z

sz(z)w0

z

–高度z处的风振系数，且z=1+z/

P59，式（4-65）

—脉动增大系数，与w0T12、房屋结构类型；—脉动影响系数，与地面粗糙度类型、H/B、房屋总高H；z—振型系数，由结构动力计算确定（一般取第一振型）。

GB50009规定：

基本自振周期T1>0.25s的工程结构（房屋、屋盖及各种高耸结构）

高度H>30m且高宽比H/B>1.5的高柔房屋考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响2、围护结构

对于围护结构，由于其刚度一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，可仅在平均风的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，通过阵风系数gz

来计算风效应。即w(z)=gz

sz(z)w0gz—阵风系数，按下式确定

gz=k(1+2f)k—地面粗糙度调整系数,k=0.92（A类）;k=0.89（B类）;k=0.85（C类）;k=0.80（D类）；

f—脉动系数，根据国内实测数据，并参考国外规范资料取

f=0.5351.8(-0.16)(z/10)-

—地面粗糙度，

=0.12（A类）；

=0.16（B类）；

=0.22（C类）；

=0.30（D类）。注意：

对低矮房屋围护结构风荷载《规范》暂时未作具体规定，但容许设计者参照国外对低矮房屋的边界层风洞试验资料或有关规范的规定进行设计。第五节横风向结构风效应

一、横风向风振（对细柔性结构应考虑）横风向风振由不稳定的空气动力特性形成的，其中包括旋涡脱落、弛振、颤振、扰振等空气动力现象。与结构截面形状和雷诺数Re有关

粘性力=粘性应力·面积F

=（粘性系数

·速度梯度dv/dy）·面积F惯性力=单位面积上的压力v2/2·面积F横向风振的产生(圆截面柱体结构)沿上风面AB速度逐渐增大（v），B点压力达到最小值;沿下风面BC速度逐渐降低（v↓），压力重新增大。气流在BC中间某点S处速度停滞（v=0），生成旋涡，并在外流的影响下以一定周期脱落（脱落频率fs）---Karman

涡街当气流旋涡脱落频率fs与结构横向自振频率接近时，结构发生共振，即发生横向风振。雷诺数

Re=

圆筒式结构三个临界范围跨临界范围：Re

3.5106

强风共振超临界范围：3.0105

Re

3.5106

呈随机性亚临界范围：3.0102

Re

3.0105

微风共振3.5106跨临界3.0105超临界3.0102亚临界二、结构横向风力和风效应1、结构横向风力

PL=L(v2/2)B

L-横风向风力系数，与雷诺数Re有关

跨临界范围、亚临界范围的结构横风向作用具有周期性，结构横向风作用力