【土木建筑】03荷载与结构设计方法复习课程.ppt

第3章风荷载返回总目录风的有关知识风压风压高度变化系数风荷载体型系数结构抗风计算的几个重要概念顺风向结构风效应横风向结构风效应结构总风效应思考题本章内容一、风的形成风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性,在地球上的不同地区产生大气压力差,空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。由于地球是一个球体,太阳光辐射到地球上的能量随纬度不同而有差异,赤道和低纬度地区受热量较多,而极地和高纬度地区受热量较少。在受热量较多的赤道附近地区,气温高,空气密度小,则气压小,大气因加热膨胀由表面向高空上升。受热量较少的极地附近地区,气温低,空气密度大,则气压大,大气因冷却收缩由高空向地表下沉。因此,在低空受指向低纬气压梯度力的作用,空气从高纬地区流向低纬地区;在高空气压梯度指向高纬,空气则从低纬流向高纬地区,。、。在一个高水温的暖热带洋面上空,若有一个弱的热带气旋性系统产生或移来,在合适的环境下,因摩擦作用使气流产生向弱涡旋内部流动的分量,把高温洋面上蒸发进入大气的大量水汽带到涡旋内部,把高温高湿空气辐合到弱涡旋中心,产生上升和对流运动,释放潜热以加热涡旋中心上空的气柱,形成暖心。由于涡旋中心变暖,空气变轻,中心气压下降,低涡变强。当低涡变强,反过来又使低空暖湿空气向内辐合更强,更多的水汽向中心集中,对流更旺盛,中心变得更暖,中心气压更为下降,如此循环,直至增强为台风。,在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风,称为季风。形成季风最根本的原因,是由于地球表面性质不同,热力反映有所差异引起的。风的有关知识四、风级风的有关知识风力等级名称海面状况浪高/m海岸渔船征象陆地地面物征象距地10m高处相当风速一般最高km/hmile/hm/s0静风--静静、烟直上<1<100~,但风向标不能转动1~51~~,可随风移行每小时2km~3km人面感觉有风,树叶有微响,风向标能转动6~114~~,随风移行每小时5~6km树叶及微枝摇动不息,旌旗展开12~197~~,树的小枝摇动20~2811~~(即收去帆的一部分)有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波29~3817~~,捕鱼须注意风险大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难39~4922~~,在海上下锚全树摇动,迎风步行感觉不便50~6128~~,人向前行,感觉阻力甚大62~7430~~,小屋有损75~8841~~,有时可使树木拔起或将建筑物吹毁89~10248~~,有时必有重大损毁103~11756~~-海浪滔天陆上绝少,其捣毁力极大118~13364~~,根据风对地面(或海面)物体的影响程度,常将风划为13个等级。风速越大,风级越大。由于早期人们还没有仪器来测定风速,因此就按照风所引起的现象来划分等级。风的13个等级见表3-1。表3-1蒲福风力等级表风压一、风速与风压的关系风的强度常用风速表示。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构筑物、桥梁等阻碍物时,将对这些阻碍物产生压力,即风压。风荷载是工程结构的主要侧向荷载之一,它不仅对结构物产生水平风压作用,还会引起多种类型的振动效应。确定作用于工程结构上的风荷载时,必须依据当地风速资料确定基本风压。风的流动速度随离地面高度不同而变化,还与地貌环境等多种因素有关。为了设计上的方便,可按规定的量测高度、地貌环境等标准条件确定风速。对于非标准条件下的情况由此进行换算。在规定条件下确定的风速称为基本风速,它是结构抗风设计必须具有的基本数据。风速和风压之间的关系,可由流体力学中的伯努利方程得到。自由气流的风速产生的单位面积上的风压力为: (3-1)式中,——单位面积上的风压力(kN/m2);ρ——空气密度(kg/m3);γ——空气单位体积重力(kN/m3);g——重力加