結(jié)構(gòu)風(fēng)工程精品課件

1、結(jié)構(gòu)風(fēng)工程第1頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第一章 緒 言1.1 自然界的風(fēng) 風(fēng)是空氣相對于地面的運(yùn)動。因太陽對地球大氣加熱的不均勻性，導(dǎo)致不同地區(qū)產(chǎn)生壓力差，從而產(chǎn)生趨于平衡的空氣流動，便形成了風(fēng)。自然界常見的風(fēng)熱帶氣旋（Tropical Cyclone）臺 風(fēng)（Typhoons）颶 風(fēng)（Hurricanes）季 風(fēng)（Monsoons）龍 卷 風(fēng)（Tornadoes）第2頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三一、熱帶氣旋、臺風(fēng) 發(fā)生在低緯度熱帶洋面上的低氣壓或空氣渦旋統(tǒng)稱為熱帶氣旋。從1989年起，采用國際標(biāo)準(zhǔn)，將熱帶氣旋分為四類：1、熱帶低壓

2、：熱帶氣旋中心附近的最大平均風(fēng)力67級；2、熱帶風(fēng)暴：熱帶氣旋中心附近的最大平均風(fēng)力89級；3、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴：熱帶氣旋中心附近的最大平均風(fēng)力1011級；4、臺 風(fēng)：熱帶氣旋中心附近的最大平均風(fēng)力12級或以上。 在2000年以前，按年份和出現(xiàn)次數(shù)對熱帶氣旋編號，9914號為福建省廈門龍海臺風(fēng)。在2000年以后，按名字命名，如0418“艾利”。第3頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 影響我國的熱帶氣旋都發(fā)生在西北太平洋面上，在我國登陸的臺風(fēng)占整個西北太平洋臺風(fēng)總數(shù)的35%。 在北半球，熱帶氣旋的風(fēng)向按逆時針旋轉(zhuǎn)；而在南半球，熱帶氣旋的風(fēng)向按順時針旋轉(zhuǎn)。 臺風(fēng)是一個大的強(qiáng)的空氣

3、渦旋，平均半徑600-1000km，從臺風(fēng)中心向外依次是臺風(fēng)眼、眼壁，再向外便是幾十至幾千km長的螺旋云帶。 臺風(fēng)帶來的災(zāi)害有三：狂風(fēng)的摧毀力、強(qiáng)暴雨引起的水災(zāi)和巨浪暴潮的沖擊力。 臺風(fēng)主要對我國東南沿海影響較大。第4頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三二、颶風(fēng) 颶風(fēng)的地面風(fēng)速可達(dá)到70m/s，具有極強(qiáng)的破壞性。美國每年由颶風(fēng)造成的損失可達(dá)20億美元。三、季風(fēng) 季節(jié)性的風(fēng)稱季風(fēng)。由于周圍熱力的原因，冬季形成大陸高壓，夏季形成大陸低壓。因亞洲大陸陸地遼闊，所以受季風(fēng)的影響也非常強(qiáng)烈。四、龍卷風(fēng) 龍卷風(fēng)是一種劇烈的大氣渦旋，其直徑在300m左右。它是在強(qiáng)雷雨中形成的。龍卷風(fēng)的

4、活動區(qū)域極廣，幾乎遍及全球。在我國主要在長江三角洲和華南。第5頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 臺風(fēng)在危害人類的同時，也在保護(hù)人類。臺風(fēng)給人類送來了淡水資源，大大緩解了全球水荒。一次直徑不算太大的臺風(fēng)，登陸時可帶來30億噸降水。另外，臺風(fēng)還使世界各地冷熱保持相對均衡。赤道地區(qū)氣候炎熱，若不是臺風(fēng)驅(qū)散這些熱量，熱帶會更熱，寒帶會更冷，溫帶也會從地球上消失。一句話，臺風(fēng)太大太多不行，沒有也不行。第6頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 臺風(fēng)云圖第7頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第8頁，共73頁，2022年，5月20日，11

5、點(diǎn)56分，星期三第9頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第10頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 我國風(fēng)云一號氣象衛(wèi)星第11頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第12頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第13頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第14頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 在臺風(fēng)中圍繞云墻的邊緣有一條相當(dāng)清楚的環(huán)狀下沉運(yùn)動帶；而在環(huán)狀下沉運(yùn)動帶的外面是臺風(fēng)的外圍對流帶。第15頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三1.2 結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi)

6、 國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，在所有自然災(zāi)害中，風(fēng)災(zāi)千成的損失為各種災(zāi)害之首。例如1999年，全球發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害共造成800億美元的經(jīng)濟(jì)損失，其中，在被保險的損失中，颶風(fēng)造成的損失占70%。一、臺風(fēng)災(zāi)害1、9417號臺風(fēng)對浙江溫州市的影響 受災(zāi)人口達(dá)1100萬，死亡1100人，直接經(jīng)濟(jì)損失100億元人民幣。2、9914號臺風(fēng)對福建沿海的影響 風(fēng)速達(dá)38m/s，死亡72人，失蹤21人，直接經(jīng)濟(jì)損失85.6億元人民幣。第16頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三二、颶風(fēng)災(zāi)害1、1969年美國的一次強(qiáng)颶風(fēng) 1969年8月17日，從古巴方向吹來的“卡邁樂颶風(fēng)”橫穿密西西比海岸，西至路易斯

7、安那及東至亞拉巴進(jìn)入，沿密西西比州的整個寬度范圍內(nèi)發(fā)生了嚴(yán)重的風(fēng)災(zāi)。造成255人死亡，68人失蹤，房屋倒塌3867幢，損壞42092幢。2、1999年底颶風(fēng)對西歐的影響 1999年12月26日，從英吉利海峽吹來的颶風(fēng)襲擊了西歐國家，風(fēng)速高達(dá)63.9m/s，法國受災(zāi)最為嚴(yán)重，有70%的地區(qū)停電，有兩億棵大樹被連根拔起，光凡賽爾宮和巴黎圣母院的屋頂損壞就需花費(fèi)45億法朗才能修復(fù)。颶風(fēng)過后的巴黎，重建工作用了三年。在這次颶風(fēng)中，德國、瑞士、比利時、西班牙、奧地利和意大利等國也受到不同程度的人員傷亡扣財產(chǎn)損失。第17頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三三、龍卷風(fēng)災(zāi)害 全球受龍卷風(fēng)

8、襲擊的次數(shù)每年高達(dá)1000次。美國是龍卷風(fēng)的故鄉(xiāng)，給美國造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。美國出現(xiàn)較多龍卷風(fēng)的原因是著名的墨西哥暖流給美國南部輸送了大量的暖濕氣流，形成了龍卷風(fēng)氣一個必要條件。四、風(fēng)災(zāi)對結(jié)構(gòu)的主要損壞 風(fēng)災(zāi)的損害主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的損壞上，對桅桿結(jié)構(gòu)、體育場館、高層建筑和橋梁結(jié)構(gòu)的損壞最為突出。第18頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第19頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第20頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第21頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第22頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)

9、56分，星期三第23頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三1.3 風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用 自然界的風(fēng)可分為異常風(fēng)和良態(tài)風(fēng)。對很少出現(xiàn)的風(fēng)，例如龍卷風(fēng)，稱為異常風(fēng)，不屬于異常風(fēng)的則稱為良態(tài)風(fēng)。本教材主要討論良態(tài)風(fēng)作用下的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析內(nèi)容。 風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，其原因主要有以下幾個方面：1、由與風(fēng)向一致的風(fēng)力作用，它包括平均風(fēng)和脈動風(fēng)，其中脈動風(fēng)要引起結(jié)構(gòu)物的順風(fēng)向振動，這種形式的振動在一般工程結(jié)構(gòu)中都要考慮；2、結(jié)構(gòu)物背后的旋渦引起結(jié)構(gòu)物的橫風(fēng)向的振動，對煙囪、高層建筑等一些自立式細(xì)長柱結(jié)構(gòu)物，特別是圓形截面結(jié)構(gòu)特，都不可忽視這種形式的振動。3、由別的建筑物尾流中的氣流引

10、起的振動。4、由空氣負(fù)阻尼引起的橫向失穩(wěn)式振動。第24頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三因此，由于風(fēng)對結(jié)構(gòu)的作用，會產(chǎn)生以下結(jié)構(gòu)：1、使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到過大的風(fēng)力或不穩(wěn)定；2、使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的撓度或變形，引起外墻、外裝修材料的損壞；3、由反復(fù)的風(fēng)振動作用，引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞損壞；4、氣動彈性的不穩(wěn)定，致使結(jié)構(gòu)物在風(fēng)運(yùn)動中產(chǎn)生加劇的氣動力；5、由于過大的動態(tài)運(yùn)動，使建筑物的居住者或有關(guān)人員產(chǎn)生不舒適感。第25頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第26頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三美國塔科馬大橋 194

11、0年，美國華盛頓州塔科馬（Tacoma）海峽建造的塔科馬懸索橋，主跨853米，建好不到4個月，就在一場風(fēng)速不到20m/s的災(zāi)害下產(chǎn)生上下和來回扭曲振動而倒塌了。第27頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第二章 大氣邊界層的平均風(fēng)特性2.1 大氣邊界層 地球表面通過地面的摩擦對空氣水平運(yùn)動產(chǎn)生阻力,從而使氣流速度減慢,該阻力對氣流的作用隨高度的增加而減弱,當(dāng)超過了某一高度之后,就可以忽略這種地面摩擦的影響,氣流將沿等壓線以梯度風(fēng)速流動,稱這一高度為大氣邊界層高度或邊界層厚度，用表示。在邊界層以上的大氣稱為自由大氣，以梯度風(fēng)速流動的起點(diǎn)高度稱作梯度風(fēng)高度，用z G表示，梯度風(fēng)

12、速用v z G表示。第28頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三邊界層厚度梯度風(fēng)高度Z cV z c自由大氣大氣邊界層第29頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三2.2 平均風(fēng)剖面一、對數(shù)律 平均風(fēng)剖面是微氣象學(xué)研究風(fēng)速變化的一種主要方法。目前，氣象學(xué)家認(rèn)為用對數(shù)律表示大氣底層風(fēng)速廓線比較理想，其表達(dá)式為式中大氣底層內(nèi)z高度處的平均風(fēng)速摩擦速度或流動剪切速度卡曼常數(shù)(Karman)地面粗糙長度(m)有效高度(m)第30頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三其中離地面高度（m）零平均位移（m）城市覆蓋層上面的和內(nèi)部的風(fēng)剖面線示意圖第31

13、頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 地面粗糙度長度z0是地面上湍流旋渦尺寸的量度。由于局部氣流的不均勻性，不同測試中z0的結(jié)果相差較大，故z0的大小一般由經(jīng)驗確定。 Z0的取值根據(jù)不同的地面類型或地面粗糙度而定。 城市中零平均位移由下式計算式中，H0為城市建筑屋面一般高度（），且地面阻力系數(shù)k d由下式確定：第32頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 因近地面風(fēng)速隨高度變化比較紊亂，不一定符合對數(shù)律的變化規(guī)律，故在土木工程實(shí)際應(yīng)用中，常將地面某一高度內(nèi)的風(fēng)速近似取為常數(shù)。二、指數(shù)律 在較早的時候，對于平均地形的平均風(fēng)速廓線一直采用1916年G.He

14、llman提出的指數(shù)規(guī)律，后來由A.G.Davenport根據(jù)多次觀測資料整理出不同地面的風(fēng)剖面，并提出平均風(fēng)速沿高度變化的規(guī)律可用指數(shù)函數(shù)描述。第33頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三式中：標(biāo)準(zhǔn)參考高度和標(biāo)準(zhǔn)參考高度處的平均風(fēng)速；任一高度和任一高度處的平均風(fēng)速；地面粗糙指數(shù) 在土木工程設(shè)計和計算中，一般采用指數(shù)律，因為指數(shù)律比對數(shù)律計算簡便，而且兩者差別不是太明顯。 在我國的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中也是采用指數(shù)律。第34頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三不同地面粗糙度下的平均風(fēng)剖面第35頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第三章

15、 結(jié)構(gòu)上的平均風(fēng)荷載 從順風(fēng)向的實(shí)測記錄看出，可將風(fēng)速看作為由兩部分組成：第一部分是長周期部分，其周期大小一般在10分鐘以上；另一部分是短周期部分，是在長周期基礎(chǔ)上的波動（或稱脈動），其周期只有幾秒到幾十秒。由實(shí)測可知，第一部分遠(yuǎn)離一般結(jié)構(gòu)物的自振周期，其作用屬于靜力性質(zhì)；第二部分則與結(jié)構(gòu)物的自振周期接近，因而其作用屬于動力的，且屬隨機(jī)的動荷載。在實(shí)際工程應(yīng)用中，常將風(fēng)荷載作為靜力風(fēng)與動力風(fēng)的共同作用。第36頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第37頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三3.1 基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓 基本風(fēng)速是不同地區(qū)氣象觀察站通過風(fēng)速儀

16、的大量觀察、記錄，度按照我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)條件下的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析進(jìn)而得到該地的最大平均風(fēng)速。標(biāo)準(zhǔn)條件是指標(biāo)準(zhǔn)的地面粗糙度類別、標(biāo)準(zhǔn)高度及重現(xiàn)期、平均風(fēng)時距和平均風(fēng)概率分布類型等。一、基本風(fēng)速1、標(biāo)準(zhǔn)地面粗糙度類別 地面粗糙度為地面對風(fēng)速的影響程度，我國目前將其分為四類，我國規(guī)范規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)地面粗糙度類別為比較空曠平坦地面。2、標(biāo)準(zhǔn)高度 我國規(guī)范規(guī)定離地面10米高為標(biāo)準(zhǔn)高度。3、標(biāo)準(zhǔn)重現(xiàn)期第38頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 我國規(guī)范規(guī)定取一年中最大的平均風(fēng)速作為一個數(shù)理統(tǒng)計樣本。在工程中，不能直接選取各年最大平均風(fēng)速的平均值進(jìn)行設(shè)計，而應(yīng)取大于平均值的某一風(fēng)速作為設(shè)計依

17、據(jù)，從概率的角度分析，在間隔一定的時間之后，會出現(xiàn)大于某一風(fēng)速的年最大平均風(fēng)速，我們稱這個間隔期為重現(xiàn)期。我國規(guī)范規(guī)定基本風(fēng)速的重現(xiàn)期為50年。 重現(xiàn)期限為T的基本風(fēng)速，則在任一年中只超過該風(fēng)速一次的概率為1/T。而不超過該基本風(fēng)速的概率為可以看出，重現(xiàn)期為50年的保證率為第39頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三4、平均風(fēng)的時距 我國規(guī)范規(guī)定平均風(fēng)的時距為10min。關(guān)于平均風(fēng)的時距含義第40頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第41頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三各國所取的風(fēng)時距不同，在引用各國資料時應(yīng)進(jìn)行換算。5、概率

18、分布類型 一般地，我們所研究的對象不會出現(xiàn)異常風(fēng)的氣候，稱為良態(tài)氣候。對于這種氣候，我們可以認(rèn)為最大風(fēng)速的每一個數(shù)據(jù)都對極值的概率特性起作用，因此世界上許多國家把年最大風(fēng)速作為概率統(tǒng)計的樣本，由重現(xiàn)期和風(fēng)速的概率分布獲得該地區(qū)的設(shè)計最大風(fēng)速，或稱為基本風(fēng)速。我國規(guī)定基本風(fēng)速采用極值型概率分布函數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。極值型分布：式中，和分別為位置參數(shù)和尺度參數(shù)，由下兩式獲得第42頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三上兩式中，E(x)和 i分別為風(fēng)速樣本的數(shù)學(xué)期限望和根方差，是已知的。實(shí)際上，風(fēng)速資料的數(shù)學(xué)期望就是年最大風(fēng)速x i的數(shù)學(xué)平均值，用 表示，這樣，由風(fēng)速資料可得風(fēng)速的平

19、均數(shù)和根方差：第43頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三整理后可得到參數(shù)和，則極值型的概率分布函數(shù)F 1(x)就確定了。6、用極值型分布求基本風(fēng)速 對作數(shù)值變換將已知的和代入，便可寫成x1即為所要求的設(shè)計最大風(fēng)速，或基本風(fēng)速，符號稱為保證系數(shù)，其表達(dá)式如下：第44頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三極值型分布的保證系數(shù)與概率函數(shù)第45頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三二、基本風(fēng)壓 一般，由實(shí)測記錄的是風(fēng)速，但工程設(shè)計中則采用風(fēng)壓（或風(fēng)力）進(jìn)行計算，這就需要將風(fēng)速轉(zhuǎn)換為風(fēng)壓。 在不可壓縮的低速氣流下，考慮無粘且忽略體力作用，在同

20、一水平線上各點(diǎn)作為標(biāo)準(zhǔn)高度的伯努利方程為式中風(fēng)速（m/s）；單位面積上的靜壓力（k N/m）；空氣質(zhì)點(diǎn)的體積（m）空氣質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量（t），m=V。第46頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三將上式改寫成當(dāng)v=0時，C1=w2為最大靜壓力，令為靜壓力得式中，為空氣容重，g為重力加速度。將基本風(fēng)速v0代入上式，則得第47頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三例 根據(jù)某沿海城市19891998年10年報記錄，計算該市的基本風(fēng)壓。年 份89909192939495969798年最大風(fēng)速15.022.715.314.012.317.018.316.319.014.0

21、解：計算平均值、根方差第48頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三計算保證系數(shù)計算基本風(fēng)速和基本風(fēng)壓第49頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三3.2 結(jié)構(gòu)上的平均風(fēng)荷載 垂直于建筑物表面上的平均風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值就按下式計算：式中平均風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（k N/m）；風(fēng)荷載體型系數(shù)；風(fēng)壓高度變化系數(shù)；平均風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值；垂直于建筑物表面上平均風(fēng)荷載受風(fēng)面積（m）。一、風(fēng)荷載體形系數(shù)第50頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三第i測點(diǎn)風(fēng)壓力系數(shù)；第i測點(diǎn)凈風(fēng)力壓力，為該測點(diǎn)處測得的風(fēng)壓值與遠(yuǎn)前方上游參考高度處靜壓值之差；參考高度平均風(fēng)速，一般為10

22、m高度處的平均風(fēng)速，也可采用建筑物頂部的平均風(fēng)速或梯度風(fēng)高處的平均風(fēng)速，但需換算；空氣質(zhì)量密度。式中第51頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三邊界層流場中立方形建筑物各個面上的壓力分布邊界層流場中高層建筑各個面上的壓力分布第52頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 由上兩圖可知，建筑物正面（迎風(fēng)面）受到壓力作用，為正值；而背面、側(cè)面和頂面則受到吸力，為負(fù)值。 一般地，處于風(fēng)流場中的建筑物，其迎風(fēng)面一般會受到壓力作用，且由于建筑大多為非流線形（稱為鈍體），在背風(fēng)面、側(cè)面和屋面角部會產(chǎn)生一定的旋渦，從而引起吸力。下面對建筑物正面、側(cè)面、屋面和背面的風(fēng)流動

23、作進(jìn)一步解釋。第53頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 建筑物正面壓力分布系數(shù) 氣流繞建筑物側(cè)面流場第54頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三氣流在屋面的再附著 屋面壓力分布系數(shù)第55頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 對于傾斜的屋面，壓力的正負(fù)號、附著的位置及其在屋面上是否全部分離，主要取決于屋面的傾斜度。氣體繞傾斜屋面的流動第56頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三屋面三角翼渦來流斜向吹向建筑物時，屋面將形成錐形渦，稱為三角翼渦。第57頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三方形建

24、筑物背后的尾流第58頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三氣流遇到單個建筑物的風(fēng)流場第59頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三二、風(fēng)壓高度變化系數(shù) 在大氣邊界層中，越接近于地面，風(fēng)速越小，內(nèi)有大約在300500m以上的高度，風(fēng)速才不受地面粗糙度的影響可自由流動，達(dá)到所謂的梯度風(fēng)速。在大氣邊界層中，風(fēng)速沿高度的變化規(guī)律稱為風(fēng)剖面，我國采用指數(shù)型的風(fēng)剖面。任一高度或離地面高度（m）；標(biāo)準(zhǔn)參考高度，我國規(guī)定取為10m；高度處對應(yīng)的平均風(fēng)速（m/s）；標(biāo)準(zhǔn)參考高度對應(yīng)的平均風(fēng)速（m/s）；地面粗糙度指數(shù)。第60頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分

25、，星期三我國地面粗糙度類別和對應(yīng)的 值地面粗糙度類別描述A近海海面、海島、海岸及沙漠地區(qū)3000.12B田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)3500.16C有密集建筑群的城市市區(qū)4000.22D有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)4500.30第61頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三 對任一地面粗糙度類別的風(fēng)壓為經(jīng)計算，得風(fēng)壓高度變化系數(shù)ABCD1.171.000.740.623.123.123.123.12第62頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三三、關(guān)于不同重現(xiàn)期之間風(fēng)壓的換算 我國按重現(xiàn)期50年的概率確定基本風(fēng)壓，但對于風(fēng)荷載比較敏感的高層

26、建筑和高聳結(jié)構(gòu)，基本風(fēng)壓應(yīng)提高10%，這相當(dāng)于將重期提高到100年，我國荷載規(guī)范已列出重現(xiàn)期為100年的基本風(fēng)壓值，可直接查用。 日本以重現(xiàn)期為100年的風(fēng)速為基準(zhǔn)歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會發(fā)重現(xiàn)期為50年的風(fēng)速為基準(zhǔn)第63頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三3.3 地面粗糙度類別劃分的原理和指導(dǎo)思想 劃分地面粗糙度類別的主要依據(jù)是風(fēng)剖面，不同的地面粗糙度類別下的風(fēng)剖面是不一樣的。一、地面粗糙度類別劃分的指導(dǎo)思想 確定某一城市的地面粗糙度類別，必須要有該城市的實(shí)測值，這對于大多數(shù)地方來說是難以實(shí)現(xiàn)的，因此，從規(guī)范或?qū)嶋H應(yīng)用角度來說，常采用較為簡單的或直觀的方法予以判別和分類。 地面粗

27、糙度類別劃分除與地面粗糙程度有關(guān)外，還與該城市或地區(qū)的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)流有關(guān)。 下面給出地面粗糙度類別定量描述。第64頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三類 別描 述A 風(fēng)從大于2km遠(yuǎn)的開闊水面上吹來的沿海岸地區(qū)，從海岸延伸陸地500m或10H的距離，二者中取大者B高度為1.510m的少量分散障礙物等的開闊地帶、草地C有大量密集35m高度的獨(dú)立住宅等覆蓋的城區(qū)D至少有50%的房屋高度超過20m地面粗糙度類別定量描述注：H為建筑物高度； 這里僅描述了A類的海岸地區(qū)。第65頁，共73頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)56分，星期三二、風(fēng)流程的變化規(guī)律 近地風(fēng)在其行程中會遇到各種各樣的障礙物，隨著流動風(fēng)向障礙物粗糙度的變化，內(nèi)速大小的豪華也不盡一致。一般地，不同地面粗糙度類別有不同的風(fēng)剖面，當(dāng)風(fēng)進(jìn)入新的風(fēng)剖面中，在達(dá)到平衡狀態(tài)前，必須經(jīng)過某一地面距離，稱為過渡區(qū)，隨著風(fēng)流程式的增加，新