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风荷载ppt课件

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风荷载及地震作用课件

风荷载及地震作用课件
ERA
风荷载定义
风荷载是指风对建筑物产生的压力或吸力。
风荷载是指由于风的作用而产生的对建筑物的压力或吸力，这种力可以导致建筑 物产生弯曲、剪切和振动等效应，从而影响建筑物的安全性和稳定性。
风荷载类型
风荷载可分为平均风和脉动风两类。
平均风是指在一段时间内风速和风向 相对稳定的风，它对建筑物的作用力 是恒定的。脉动风则是指风速和风向 随时间变化的阵风或旋风，它对建筑 物的作用力是变化的。
02
地震作用是地震工程和结构抗震 设计的重要依据，也是地震灾害 评估和抗震减灾的重要基础。
地震作用的类型
水平地震作用
扭转地震作用
指地震动引起的水平方向的地面振动 ，是建筑物和构筑物受地震影响的主 要来源。
指地震动引起的地面振动中，水平方 向和垂直方向的振动发生相位差的现 象，对结构抗扭性能的要求较高。
地质构造和地表地质
地质构造和地表地质条件对地震波的传播和地表受到的地震作用有重 要影响。
建筑物和设施的类型、结构形式和抗震性能
不同类型的建筑物和设施以及不同的结构形式和抗震性能对地震作用 的影响也有所不同。
04
地震作用计算
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
地震烈度计算
总结词
针对风荷载与地震作用的共同影响，应加强结构整体性 和冗余度设计，提高结构抵抗灾害的能力。
详细描述
某核电站采用特殊的设计方案，针对风荷载和地震作用 进行了专项评估和加固措施，确保了核反应堆的安全运 行和周边居民的生命财产安全。
ERA
风速计算
平均风速
根据气象资料，确定某一地点的 平均风速，通常采用10米高度处 的风速。
阵风系数

第4章风荷载

第4章风荷载

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
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。
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。
风灾实例 1926年9月，美国迈阿密17层高的 Meyer-Kiser大楼在一次飓风袭击下， 维护结构受到严重破坏，钢框架结 构发生塑性变形，大楼在风暴中严 重摇晃，顶部残留位移达0.61m。
第4章 风荷载
风致桥梁破坏 1940 年 11 月 7 日 ， 美 国 华 盛 顿 州 塔 科 马 桥 （ Tacoma Bridge ）因风振致毁，这一严重的桥梁事故，开始促使人 们对桥梁的风致振动问题进行系统深入的研究。该桥主跨 长853.4m，全长1810.56m，桥宽11.9m，而梁高仅1.3m。通 过两年时间的施工，于 1940 年 7 月 1 日建成通车。但由于当
使用功能 住宅、公寓 办公、旅馆 amax (m/s2) 0.15 0.25
第4章 风荷载
抗风减振措施
台北 101 大楼（高 508 米），在 92楼 层悬挂设置重达 800 吨的悬浮阻尼 球，通过吸收振动能量，避免大楼 在强风下大幅晃动
第4章 风荷载
抗风减振措施
上海环球金融中心（高492米），在395 米的第 90 层安装两台重达 150 吨、长宽 各 9 米的风阻器，中间桔红色的是用钢 索悬吊的重 100 多吨的配重物，其下安 装了驱动装置。
第4章 风荷载
第4章
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 风的有关知识 风压
风荷载
内容提要
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

第四章 风荷载

第四章 风荷载

§4.3
风压高度变化系数
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）为方便设计人员使用，用风 压高度变化系数 综合考虑不同高度和不同地貌情况的影响。对于平坦或稍 有起伏的地形，风压高度变化系数直接按下表取用；对于山区的建筑物， 风压高度变化系数除由下表确定外，还应考虑地形条件的修正。表中地貌 （地面粗糙程度）分为A、B、C、D四类。

§4.2
基本风速和基本风压
3. 平均风速的时距 风速随时间不断变化，常取某一规定时间内的平均风速作为计算标准。 平均风速与时距的大小有密切关系，如果时距取的很短，例如3s，则平均 风速只反映了风速记录中最大值附近的较大数值的影响，较低风速在平均 风速中的作用难以体现，致使平均风速较高；相反，如果时距取的很长， 例如1天，则必定将一天中大量的小风平均进去，致使平均风速值较低。一 般来说，时距越大，平均风速越小；反之，时距越小，则平均风速越大。
§4.1
风的基本知识
4.1.3 我国的风气候总况
§4.1
4.1.4 风级
风的基本知识
为了区分风的大小，根据风对地面(或海面)物体的影响程度将风划为若 干等级。风力等级（wind scale）简称风级，是风强度的一种表示方法。 国际通用的风力等级是由英国人蒲福（Beaufort）于1805年拟定的，故又 称蒲福风力等级(Beaufort scale )。 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，最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、渔浪等的影响大小，分为 13个等级（0～12级）。 后来又在原分级的基础上，增加了风速界限，将蒲福风力等级由 12级台风 扩充到17级，增加为18个等级（0～17级）。
§4.2
基本风速和基本风压

第四章 风荷载-PPT课件

第四章 风荷载-PPT课件

（ 影 响 是 以 沿 海 开 始 出 现 8 级 风 或 暴 雨 为 标 准 。 ）
2、季风(season wind) 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
一、结构的风力和风效应 PL 截面 风速 B PM PD
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
二、顺风向平均风与脉动风 顺风向风速时程曲线
v(t)
v
vf
t
v 平 均 风 速 — 长 周 期 成 分 ， 周 期 一 般 在 1 0 m i n 以 上
高度 10米高为标准高度 公称风速时距 =10min
1 v v t dt 公 称 风 速 ,即 一 定 时 间 间风速的样本时间
基本风速的重现期T0 基本风速出现一次所需要的时间

o
一年
最大风速 --随机变量
p
面积 p0=1-1/T0
2 v 2 w 风 压 ： ( k N /m ) 1630

3 2 = 0 . 0 1 2 0 1 8 k N / m （ 空 气 单 位 体 积 的 重 力 ） ， g = 9 . 8 m / s
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）

《风荷载规范讲解》课件

《风荷载规范讲解》课件
结论
桥梁风荷载分析需要充分考虑结构的特性和气动弹性效应，确保桥梁 的安全运行。
案例三：风电场风荷载分析
总结词
阵风效应、机组载荷
详细描述
风电场由多台风力发电机组组成，其风荷载分析需要考虑 阵风效应和机组载荷的影响。不同机组之间的尾流效应和 湍流也会对风力发电机组产生影响。
案例分析
通过对某风电场的风荷载进行数值模拟和现场实测，评估 了风电场的抗风性能和机组的载荷情况。
动态性原则
随着科学技术的发展，风 荷载规范应不断更新和完 善。
风荷载规范的适用范围
地理范围
适用于全球范围内的建筑 物和结构。
结构类型
适用于各种类型的建筑物 和结构，包括高层建筑、 大跨度桥梁等。
环境条件
适用于各种气候和环境条 件，如沿海地区、山地等 。
风荷载规范的主要内容
风荷载的定义和分类
明确风荷载的定义、分类和计 算方法。
《风荷载规范讲解》 ppt课件
• 风荷载概述 • 风荷载计算方法 • 风荷载规范解读 • 风荷载规范应用案例 • 风荷载规范的发展趋势与展望
目录
01
风荷载概述
风荷载定义
风荷载：由于建筑物受到风的 作用而产生的压力或剪力。
风荷载的大小取决于风的速度 、风向、建筑物的形状和高度 等因素。
风荷载是建筑物设计中需要考 虑的重要因素之一，因为它对 建筑物的安全性和稳定性有着 重要的影响。
试验步骤
进行风洞试验时，需要先搭建与实际结构相似的模型，然后在风洞中模拟各种风环境，通 过传感器等设备测量模型的位移、应变等反应，最后根据这些数据计算出风荷载。
优点与局限性
风洞试验可以模拟真实的风环境，得到较为准确的数据，但实验成本较高，且难以完全模 拟真实的风环境。

荷载课件-风荷载

荷载课件-风荷载

§ 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
§ 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。
对于阳台、雨篷、遮阳板等悬挑构件，应验算向上漂浮的 风载。当超过自重时，悬挑构件会出现反向弯矩。局部向上体 型系数用2，即
§ 3 - 2 风荷载的计算
例题1
§ 3 - 2 风荷载的计算
例题1
例题2
例题2
例题3
例题3
例题3
例题3
作业题
1、风的有关知识 2、风荷载计算
§ 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
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

第三章 风荷载

第三章 风荷载

z ( z)
a ( z ) H TS 2 H Ta 2 Z 2 ( ) ( ) ( ) 0 ZS Z sa Z sa
S a
a
μ z综合反映了地貌、高度对风压的影响《建筑结构荷载规范》 为方便设计人员使用，将μ z制成表，见表3-5 任意粗糙度地区、任意高度Z处的风压:
a (Z ) z ( z)0
(３) 顺风向总风效应
考虑顺风向平均风效应、顺风向脉动风效应。垂直作用于建筑 物表面的风荷载标准值按下式计算：
k z s z0
式中ω0—基本风压 μz—风压高度变化系数 μs—风荷载体型系数 βz—风振系数
基本自振周期T1大于0.25s的工程结构以及H＞30m 且H/B＞1.5的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发 生顺风向风振的影响 H≤30m,H/B≤1.5多层建筑，取风振系数βz＝１
第三章 风荷载
基本内容: 1 风的基础知识 一 风的基础知识
1风的形成
由于太阳对地球大气加热和温度上升的不均衡性，在地球相同高度的 两点间产生了压力差，压力差促使空气从气压高的地方向气压低地方 流动便形成了风，如盛行风向一年内呈季节性近乎反向递转的季风等
2 风压 3 风荷载对结构的影响 4 风荷载的计算
例3-3 某矩形高层建筑，高H=150m，宽B=40m，沿高度不变。 顶层层高4m，地面粗糙度B类，基本风压ω0=0.45kN/m2 结构基本周期T1=2s，求作用于结构顶层的风力
解: 风荷载体型系数
风压高度变化系数 振型系数 风振系数
s 1.3
z 2.38
4 150
148 0.7 1 ( z ) tan[ ( ) ] 0.9854
(2) 横风向结构风效应 Ⅰ旋涡脱落现象

第3章1-风荷载

第3章1-风荷载
式中 n——建筑外围表面数； Bi——第i个表面的宽度；
s ——第i个表面的风载体型系数；
ai ——第i个表面法线与总风荷载作用方向的夹角。
3.2 风荷载
3.2.2总体风荷载和局部风荷载
W z z0 (s1B1 cos1 s 2 B2 cos2 ... sn Bn cosn )
3.2 风荷载
3.2.3风洞试验
风洞试验要求在风 洞中能实现大气边界层 内风的平均风剖面、紊 流和自然流动，即能模 拟风速随高度的变化， 大气紊流纵向分量与建 筑物长度尺寸应具有相 同的相似常数。一般， 风洞尺寸达到宽2-4m、 高2-3m、长5-10m时可满 足要求。
3.2 风荷载
例题3-1
计算具有右图平面的 框架-剪力墙结构的总 风荷载及其合力作用 点。18层，高58m， H/B=1.72，D类地区， 地区标准风压 w0=0.70kN/m2。
-0.7
+0.4
-0.7
0 +0.8
-0.5 -0.5
0
-0.5
3.2 风荷载
4.风振系数 z
稳定风压(平均风压——静力): 风速的平均值产生的风压, 使建筑 物产生静侧移； 波动风压——动力：实际风速产生的风压，在平均风压附近 波动。
它把圣保罗大教堂与新的泰特现代艺 术画廊和星球剧院联系起来。这座泰 晤士河上的“千年桥”耗资1820万英 镑，2000年6月10日首次向公众开放时， 桥身出现明显摆动，三天后被迫关闭。 有关部门在这座350米长的步行桥上加 装了91个类似汽车减震器的装置，方 得以重新向公众开放。重新开放后的 千年桥热闹非凡。
伦敦千年桥
4.风振系数 z
3.2 风荷载
考虑范围： 房屋结构 H>30m 且 H/B>1.5 高耸结构 T1>0.25s

例铁塔身风荷载计算PPT课件

例铁塔身风荷载计算PPT课件

5、塔身风压q
q=μZμSβzW0Af/h =(1.24×2.353×1.0×0.5625 ×10.683)/19.7 =0.89kN/m
第5页/共6页
感谢您的观看！
第6页/共6页
（1.1为风压增大系数）
塔身b2.4650.125 h 19.7
b为塔身平均宽度,b＝(1.1+3.829）/2=2.465m
查表2－6得η＝0.81 μs＝1.3（1+η）＝1.3 ×(1+0.81）＝2.353
第4页/共6页
4、投影面积Af （塔身面积）
Af
h(b1 b2 )=0.22 × 19.7×(1.1+3.892)/2 2 =10.683m2
=0.51kN/m
第2页/共6页
（二）塔身风荷载 1、风压随高度变化系数μZ
110kV,高度19.7m粗糙程度为B类，查表2－5 得μZ＝1.24 2、风荷载调整系数βZ 查表2－8得βZ＝1.0 3、构件体形系数μs 由型钢杆件组成的塔架μs＝1.3（1+η）
第3页/共6页
b/h=3.829/19.7≈1/5为宽基塔 填充系数＝A f/A,塔头取＝0.2 ×1.1=0.22
第1页/共6页
4、 2 b 2 ) 0 .3 3 6 .2 (0 .6 2 1 .1 ) 1 .7 4 m 2
5、塔头风压q
W0＝302/1600=0.5625kN/m2
q=μZμSβzW0Af/h=(1.35×2.093×1.15 ×0.5625 ×1.74)/6.2
197m计算塔身风荷载线路经过乡村运行情况时风速30ms解一塔头风荷载1风压随高度变化系数1352风荷载调整系数1153构件体形系数131填充系数aa塔头取031103311为节点板挡风面积风压增大系数查表26得06113113106120930850146203362174bbah0562517462051knm二塔身风荷载1风压随高度变化系数1242风荷载调整系数103构件体形系数a塔头取0211022查表26得0811311310812353bh382919715为宽基塔24650125197塔身b为塔身平均宽度b11382922465m11为风压增大系数197113892210683m1242353100562510683197089knm
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迎风面墙受压力
屋顶受吸力
侧墙受吸力
背风面墙受吸力
单层双坡屋面房屋各个面上的风力分布
垂直指向建筑物表面的产生压力 垂直离开建筑物表面的产生吸力
当风流经房屋时，对房屋的不同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，对房屋局部会产生较大的压力或吸力。
侧 如图，风流经房屋时对房屋的作用，迎风
基本风压：观测场地空旷平坦地面上，离地10m高，用风速仪测
得10min平均风速资料→统计分析确定50年一遇的基本风速v0 （m/s）
→得到当地的基本风压值w0 （kN/m2） 。
w0 2gv02
基本风压按规范表格给出的50年一遇的风压值采w用0 ，但单 不位 得面 小于积上的
0.3kN／m2。 对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比空 较气 敏单 感位 的体积重
➢ 四、风力等级 • 风力等级简称风级，是风强度（风力）的一种表示方法。国际通用 的风力等级是由英国人蒲福（Beaufort）于1805年拟定的，故又称为 “蒲福风力等级”。
• 它最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、海浪等的影响大小分 为0~12级，共13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。
风力等级表3-1
• 2004年从国际空间站拍摄的飓风“伊万” 云图 • 风速在200km/h以上
飓风“伊万”摧毁的房屋
超高层结构、高耸结构、桥梁、 大型公共项目等，必要时需进行 风洞试验，测试风荷载对结构的 作用，从而为结构设计提供依据。
3.2 风压
风压的定义：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。风速→风压
其他结构（自重较轻的钢木主体结构） ，这类结构g风荷载重 很力 重加 要，速计度m
算风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本v0风压应平 适均 当风 提速 高，m/s
并应由有关的结构设计规范具体规定。
全国不同的地理位置，
3.5 结构抗风计算的几个重要概念
➢ 一、结构的风力和风效应
风速 在建筑物表面 风压 沿表面积分 风力（三个分量）
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
（3-25）
查表
1、风压高度变化系数 μz
风速会受到地面建筑物的摩擦而减小，风速随离地面高度增加而
增大，通常认为在离地面高度300m~550m时，风速不再受地面粗糙度
的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之为梯度风高度HT 。
➢ 二、顺风向风荷载标准值
垂直于建筑物表面上的顺风向风荷载标准值，应按下述公式计算： 当计算主要承重结构时：P61
《建筑结构荷载规范》
2、风荷载体型系数 μs
它描述了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律（压力或吸力），主要 与房屋的体型和尺度有关，由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体力学问题， 对于不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验测得。
风压高度变化系数 μz的取值方法
表3-5 风压高度变化系数μz
表3-5 风压高度变化系数μz
由图可知： 1、大城市市区、城市市区、乡镇和郊区及开阔水面和沙漠的粗糙度依次减小。 2、地面越粗糙， 风速变化越慢，HT越大。 3、反之，地面越平坦， 风速变化越快，HT越小。 4开、阔一水般面大和城沙市漠市H区T为H3T为 00m55。0m；城市市区HT为450m；乡镇和城市郊区HT为350m；
• 主要侧向荷载之一 风
• 水平风压（静力作用） 荷 • 振动效应（动力作用） 载
依据当地风速资料确定基本风压
测量高度 地貌环境
基本风速（抗风设计的基本数据）
➢ 一、风速与风压的关系（由流体力学中的伯努利方程得到）
w0 2gv02
w0单位面积上的风压力kN/m2 空气单位体积重力kN/m3 g重力加速度m/s2
地面粗糙度类别划分
《建筑结构荷载规范》将地面粗糙度分成A B C D四类。P48 A类：指近海海面和海岛、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。
观测场地空旷平坦地面 上，离地10m高→B类
v0 平均风速m/s
• 不全 同国 的地不理同位的置地，理大位气置 条， 件大 是气 不的 同的/g，的 γ和值g均 值不 也相 不同 相， 同风 。速v0与离地
• 为了比较不同地区风压的大小，必须对测量高度、地貌环境进 行统一规定。
全国各城市的基本风压值
全国672个地点的基本气象台（站）
➢ 二、基本风压w0
风
迎
背
面为压力（用“+”号表示），侧风面及背
风面为吸力（用“-”号表示），由于存在
侧
涡流，各个面上的风压分布并非均匀。
风对房屋表面的作用力有压力和吸力；风对房屋表面的作力并非均匀； 且随房屋的体型及尺度而改变。
风流经建筑物所产生的风力
顺风向风力：PD 横风向风力：PL 扭风力矩：PM
风效应：由风力产生的结构内力、位移、速度、加速度响应等。一般情况 下风扭力矩数值很小，工程上可不予考虑，仅当结构有较大偏心时，才计及风 扭力矩的影响。顺风向风力和横风向风力是结构设计主要考虑的对象。P53
➢ 二、顺风向风荷载标准值
P46
由图可知：
1、大城市市区、城市市
550
区、乡镇和郊区及开阔
水面和沙漠的粗糙度依
次减小。
不同地面粗糙度影响下的风速剖面图
2、地面越粗糙， 风速变 化越慢，HT越大。
3、反之，地面越平坦， 风速变化越快，HT越小。
4、一般大城市市区HT为 550m；城市市区HT为 450m；乡镇和城市郊区 HT为350m；开阔水面和 沙漠HT为300m。
风荷载
3.1 风的有关知识
➢ 一、风的形成 风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。
➢ 二、两类性质的大风 1、台风（飓风）
热带海洋上空产生的一种气旋 2、季风
冬季：大陆冷，海洋暖，风：大陆→海洋 夏季：大陆热，海洋冷，风：海洋→大陆
➢ 三、我国的风气候总况
风力 大
小
台湾、海南、南海诸岛 东南沿海地区 东北、华北、西北地区 青藏高原 长江中下游、黄河中下游地区 云贵高原

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