北部湾沿海基本风压的分布及等级划分

北部湾沿海基本风压的分布及等级划分

北部湾位于广西南部，位于南海西北部。它的平均年龄组为3.5个亚热带气候的9个（1973年）。热带气旋经过时常伴随着大风和暴雨。大风会对高层建筑、通信设施、交通设施等造成严重破坏,对沿海的经济建设和人民生命财产造成极大威胁。随着2008年1月16日国家批准《广西北部湾经济区发展规划》正式实施,北部湾沿海的大型工程设施、高层建筑和高耸构筑的建设呈现迅猛发展态势,因此,对北部湾沿海建筑结构进行抗风设计也就成为防灾减灾的重点工作。基本风压是工程设施抗风设计中的重要参数,它关系到整个建筑物的安全性和是否经济,基本风压估计太高会增加建筑成本,造成不必要的浪费,太低则难以规避风险,会造成坍塌事故。所以,准确计算基本风压,对北部湾沿海的各项建设工程抗风安全和建设资金的合理使用都有重要的现实意义。北部湾沿海热对流旺盛,使该地区常受雷暴大风、热带气旋大风的影响。阵风较多,风速较大,对建筑物的安全有较大的威胁。因此有必要用自记3s平均年极大风速1数据和方法1.1气象站资料年限北部湾沿海年最大风速、年极大风速资料,取自东兴、防城港、防城、钦州、合浦、北海和涠洲岛等7个气象站,资料年限为测风开始年至2008年(表1)。《建筑结构荷载规范(GB50009-2001)》1.1.1高度转换式中,Z采用式(1),将7个气象站历年最大风速订正到标准高度10m。1.1.2海岸区域站北部湾沿海7个气象站中,涠洲岛是被海水包围的孤岛,而其余6个气象站都在海岸边。海岸与海岛的气候差异较大,因此,将北部湾沿海分为海岸和海岛2个区域。涠洲岛属于海岛区域,其余6个站则属于海岸区域。根据有自记风观测记录的东兴、防城港、防城、北海等4个气象站历年4次和3次定时2min平均最大风速与自记10min平均最大风速资料,分别建立海岸4次和3次定时2min平均最大风速与自记10min平均最大风速的相关方程(以下分别简称4次换算式和3次换算式)。同理,用涠洲岛历年4次2min平均最大风速与自记10min平均最大风速资料,建立涠洲岛4次换算式,结果见表2。表2中,Y为10min平均年最大风速,X为2min平均年最大风速。上述方程式均通过信度为0.01的F检验1.2计算方法风压是垂直于气流方向的物体表面所受到的风的压强。基本风压式中,uf0771.2.1空气式中,ρ为空气密度(t/m1.2.2分布尺度参数风速的年最大值采用极值Ⅰ型概率分布拟合其保证率函数为:式中,u为分布的位置参数,即分布的众值;uf061为分布的尺度参数。上述2个分布参数与均值其中,x由式(5)得到:重现期为R(概率为P=1/R)的最大风速x2结果与分析2.1根据北海岸的基本压力2.1.1最佳试验的调整由式(6)-(9)计算出分布参数u和uf061(表3)。对计算结果做柯尔莫哥洛夫拟合优度检验2.1.2基本风压分析2.2阵风风压与阵风风速匹配关系北部湾沿海7个气象站中,只有防城港、防城、北海、东兴、涠洲岛等5个气象站有3s平均极大风速资料,采用1.1.1小节中式(1)的方法将极大风速序列统一换算到标准高度10m,然后根据防城港、防城、北海、东兴等4个气象站的极大风速和最大风速资料,建立北部湾海岸区域10m高度自记3s平均年极大风速和自记10min平均年最大风速相关方程(以下简称极大风速换算式),用同样的方法建立涠洲岛极大风速换算式,结果见表5。表5中,Y为3s平均年极大风速,X为10min平均年最大风速。经检验,海岸和涠洲岛的极大风速换算式均通过信度为0.01的F检验,表明相关方程式的可靠性很好。将各气象站50年一遇最大风速v3广西沿海沿海风压的展望利用建站至2008年东兴、防城港、防城、钦州、合浦、北海和涠洲岛的最大风速、极大风速资料,对北部湾沿海的基本风压、阵风风压进行了分析和研究,发现北部湾沿海的基本风压和阵风风压都是越靠近海的地方越大;阵风风压是基本风压的1.5~2.0倍。随着经济建设的快速发展,对不同地域、不同高度、不同结构的建筑采用合适的风压进行抗风设计,对于建筑物的安全和减少大风危害都是非常必要的。由于广西沿海的气象站较少,站点稀疏,造成本文的研究结果在地域分布上可能不够精细,有待今后收集到海岸和海岛加密自动气象站足够多的风速资料后再开展更深入的研究。此外,本文只研究了高度为10m、重现期为50a的基本风压,对于不同重现期(30a、100a等)不同高度(30m、50m、100m、200m等)的风压有待进一步研究。采用指数律风速廓线公式