大學課件-建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計6.1 風災(zāi)及其成因

第六章結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計6.1

風災(zāi)及其成因6.2

風荷載計算6.3

結(jié)構(gòu)順風向抗風設(shè)計6.4

結(jié)構(gòu)橫風向風振計算6.1風災(zāi)及其成因一、風及其產(chǎn)生機理

風是地球表面的空氣運動，由于在地球表面不同地區(qū)的大氣層所吸收的太陽能量不同，造成了同一海拔高度處大氣壓的不同，空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動，就形成了風。

風是表示空氣水平運動的物理量，包括風向、風速，是個二維矢量。風的大小用風力等級來描述，見表6－1。風級海浪高（m）名稱風速（米）*陸地物象海面波浪海岸漁船征象一般最高000無風0.0-0.2煙直上平靜靜10.10.1軟風0.3-1.5煙示風向微波峰無飛沫尋常漁船略覺搖動20.20.3輕風1.6-3.3感覺有風小波峰未破碎漁船張帆隨風移行2-3km/h30.61.0微風3.4-5.4旌旗展開小波峰頂破裂覺簸動，隨風移行2-3km/h41.01.5和風5.5-7.9吹起塵土小浪白沫波峰滿帆時傾于一方52.02.5勁風8.0-10.7小樹搖擺中浪折沫峰群漁船縮帆63.04.0強風10.8-13.8電線有聲大浪到個飛沫漁船加倍縮帆74.05.5疾風13.9-17.1步行困難破峰白沫成條漁船停息港中，在海者下錨85.57.5大風17.2-20.7折毀樹枝浪長高有浪花近港漁船皆停留不出97.010.0烈風20.8-24.4小損房屋浪峰倒卷汽船航行困難109.012.5狂風24.5-28.4拔起樹木海浪翻滾咆哮汽船航行頗危險1111.516.0暴風28.5-32.6損毀普遍波峰全呈飛沫汽船遇之極危險1214.0━颶風32.7-摧毀巨大海浪滔天海浪滔天表6－1風力等級表*注：本表所列風速是指平地上離地10米處的風速值工程結(jié)構(gòu)中涉及到的風主要有兩類：

一類是大尺度風(溫帶及熱帶氣旋)；

另一類是小尺度的局部強風(龍卷風、雷暴風、

焚風、布拉風及類似噴氣效應(yīng)的風等)。

所謂尺度是指一個天氣系統(tǒng)的空間大小、或者時間上持續(xù)的長短，各種尺度的分級見表6－2。水平大小垂直大小持續(xù)時間例子行星尺度4000公里以上-------恒久西風帶、東風帶大尺度400公里以上10公里左右半個月或以上西風長波、副熱帶高氣壓中尺度4公里～400公里4～8公里左右數(shù)天西風短波、臺風、急流小尺度少于4公里4公里以下數(shù)小時或更短龍卷風、海陸風、雷暴表6－2尺度分級結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計中主要考慮的是大氣邊界層內(nèi)的氣流(風)。大氣邊界層指在對流層下部靠近地面的1.2─1.5公里范圍內(nèi)的薄層大氣。因為貼近地面，空氣運動受到地面摩擦作用影響，又稱摩擦層。大氣邊界層厚度也稱梯度風高度。大氣邊界層內(nèi)根據(jù)空氣受下墊面影響不同又可分為：(1)緊貼地表面小于1厘米的氣層，為粘性副層。此層以分子作用為主。(2)50至100米以下氣層(包括粘性副層)稱為近地面層。這一層大氣受下墊面不均勻影響，有明顯的湍流特征。(3)近地面層以上至1到

1.5公里為上部摩擦層。這一層除了下墊面的湍流粘性力外，還有氣壓梯度力和科里奧利力的作用，三力量級相當。自由大氣層在大氣邊界層以上，地面摩擦影響減小到可以忽略不計，只受氣壓梯度力和科里奧利力的影響。這個風速叫梯度風速。二、風致結(jié)構(gòu)災(zāi)害高層建筑桅桿和輸電塔懸挑屋蓋冷卻塔群工程結(jié)構(gòu)在大風作用下，可能發(fā)生以下幾種破壞情況：（1）由于變形過大，隔墻開裂，甚至主