荷载课件-风荷载

风荷载风荷载美国TACOMA大桥风荷载TACOMA大桥是美国华盛顿州西部一座著名的大桥，连接TACOMA到大港（Gig

Harbor）建于1938年开工，到1940年七月1日通车，全长5939英尺。但是在通车后仅仅4个多月，1940年11月7日，就在一阵每小时42英里的“和风”吹拂下坍塌了。原因：风引起的横向共振风荷载上海环球金融中心风荷载上海环球金融中心风荷载上海环球金融中心风荷载风阻尼器风荷载风阻尼器大楼在90楼（约395米）设置了两台风阻尼器，各重150吨，使用感应器测出建筑物遇风的摇晃程度，及通过电脑计算以控制阻尼器移动的方向，减少大楼由于强风而引起的摇晃。1、风的有关知识2、风荷载计算风荷载§3-1风的有关知识§3.1.1风的形成不同压力差的地区产生了趋向于压力平衡的空气流动，便形成了风。§3-1风的有关知识§3.1.2两类性质的大风1.台风§3-1风的有关知识2.季风§3-1风的有关知识§3.1.3

我国风气候总况§3-1风的有关知识§3.1.4风级人们根据风对地面（或海面）物体的影响程度来确定等级，亦称蒲福（F.Beaufort）等级，共分13个等级。风速越大，风级也越大。§3-2

风荷载的计算空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生压力或吸力，这种风力作用称为风荷载。风的作用是不规则的，风压随着风速，风向的紊乱变化而不停地改变。风荷载是随时间而波动的动力荷载，但房屋设计中把它看成静荷载。在高度较大的建筑考虑动力效应影响，适当加大风荷载数值。§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算在建筑结构设计中，我们是通过引入风荷载的标准值 来考虑风荷载的。§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算大小有关。一般按照§3-2-1基本风压基本风压值 与风速计算风压值.《建筑结构荷载规范》取该地区（城市）空旷平坦地面上离地10m处、重现期为50年的10分钟平均最大风速为标准。基本风压为气象资料，可从《荷载规范》附录中查得。§3-2

风荷载的计算§3-2-1基本风压§3-2

风荷载的计算§3-2-1基本风压§3-2

风荷载的计算§3-2-2风压高度变化系数风速是随距地面的高度增加而增加的，故风压也是随离地面高度增加而增加的。为考虑高度对风压的影响，引入风压高度变化系数。风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别和建筑物高度按表规范确定。地面粗糙度是指风在到达结构物以前吹越过2km范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状况的等级。规范将地面粗糙度分为A、B、C、D四类。§3-2

风荷载的计算地面粗糙度可分为以下四类：A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区C类指有密集建筑群的城市市区D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区§3-2

风荷载的计算§3-2-2风载体型系数当风流动经过建筑物时，对建筑物不同的部位会产生不同的效果。有压力，也有吸力。空气流动还会产生涡流，对建筑物局部也有较大的压力或吸力。因此，风对建筑表面的作用力并不等于基本风压值。风的作用力随建筑物的体型、尺度、表面位置、表面状况而改变。作用力的大小和方向可以通过实测或风洞实验得到。§3-2

风荷载的计算§3-2-2风载体型系数§3-2

风荷载的计算§3-2-2风振系数风的作用是不规则的，风压随着风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常可把风压作用的平均值看成稳定风压。实际风压在平均风压的上下波动。平均风压使建筑物产生一定侧移，而波动风压会使建筑物在平均侧移附近左右摇摆。§3-2

风荷载的计算波动风压对建筑产生的动力效应与建筑高度和刚度有关。对高度较大、刚度较小的高层建筑，波动风压会产生一些不可忽略的动力效应，产生振幅加大现象。设计时采用加大风载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高层房屋结构，以及基本自振周期大于0.25s的塔架、桅杆、烟囱等高耸结构，应采用风振系数来考虑风压脉动的影响。§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算脉动影响系数1、结构迎风面宽度远小于其高度的情况（如高耸结构等）若外形、质量沿高度比较均匀；若结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时。2、结构迎风面宽度较大时，应考虑宽度方向风压空间相关性的情况（如高层建筑等）§3-2

风荷载的计算振型系数应根据结构动力计算确定。对外形、质量、刚度沿高度按连续规律性变化悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数也可根据相对高度确定。亦可采用近似公式计算。§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算§3-2

风荷载的计算总体风荷载与局部风荷载在进行结构设计时，还应分别计算风载对建筑物的总体效应及局部效应。总体效应是指作用在建筑物上的全部风荷载使结构产生的内力及位移。局部效应是指风载对建筑物某个局部产生的内力及变形。§3-2

风荷载的计算1．总风荷载计算总体效应时，要用建筑物承受的总风荷载，它是各个表面承受风力的合力，并且是沿高度变化的分布荷载。总风荷载可按下式计算：各表面风荷载的合力作用点，即为总风荷载的作用点。§3-2

风荷载的计算2．局部风载风压在建筑物表面上是不均匀的，在某些风压较大的部位，要考虑局部风载对某些构件的不利作用。此时，采用局部增大体型系数。在迎风面以及房屋侧面宽度为1/6墙面宽度的角隅部分，要验算外围护结构强度及连接强度。迎风面体型系数用1.5。侧面体型系数用-1.5。因此单位面积上风载