海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件

海洋結(jié)構(gòu)物與環(huán)境因素的相互作用

海洋環(huán)境海洋結(jié)構(gòu)物與環(huán)境因素的相互作用海洋環(huán)境1風(fēng)載荷是海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要控制載荷,抗風(fēng)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)安全的重要保證，風(fēng)對(duì)海浪、海流產(chǎn)生重要影響。風(fēng)的運(yùn)動(dòng)：風(fēng)是大氣中空氣的運(yùn)動(dòng)，空氣從氣壓高處流向氣壓低處，即在氣壓梯度力的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的形成：地球表面存在溫度差異，大氣空氣的氣壓差使氣流發(fā)生流動(dòng)而形成風(fēng)，加上地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)帶。風(fēng)載荷：隨機(jī)性，通常用風(fēng)速譜描述。細(xì)長(zhǎng)、高聳結(jié)構(gòu)可能發(fā)生動(dòng)力放大效應(yīng)。風(fēng)速成分由10min長(zhǎng)周期和幾秒鐘的短周期脈動(dòng)風(fēng)組成，因此工程上平均風(fēng)速----靜力作用；脈動(dòng)風(fēng)----動(dòng)力作用。風(fēng)的特性風(fēng)載荷是海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要控制載荷,抗風(fēng)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)安全的2風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；風(fēng)速：氣流前進(jìn)的速度；風(fēng)向：風(fēng)的來向，用16個(gè)方位表示(北,東北偏北,東北,東北偏東,東…)。風(fēng)玫瑰圖風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；3風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度4

2009-2010年度渤海遼東灣三個(gè)海域的風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)結(jié)果JZ20-2、9-3、25-1S海域風(fēng)速、風(fēng)向變化

2009-2010年度渤海遼東灣三個(gè)海域的風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)結(jié)5風(fēng)向總是隨季節(jié)和時(shí)日發(fā)生著改變，對(duì)結(jié)構(gòu)物受力有著不同的影響，用風(fēng)玫瑰圖來描述方向特性。風(fēng)的玫瑰圖又稱為風(fēng)向頻率圖或風(fēng)況圖，表示風(fēng)在各個(gè)方向的強(qiáng)弱和出現(xiàn)的次數(shù)。基于玫瑰圖可以確定常風(fēng)向（統(tǒng)計(jì)中風(fēng)速出現(xiàn)頻率最多的風(fēng)向），強(qiáng)風(fēng)（出現(xiàn)最大風(fēng)速的方向）風(fēng)力強(qiáng)度：風(fēng)的作用強(qiáng)度，用風(fēng)級(jí)表示，按風(fēng)速大小進(jìn)行分級(jí)；通常采用10m高處的風(fēng)速大小表示。風(fēng)力等級(jí)從無風(fēng)到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，共有18級(jí)。風(fēng)向總是隨季節(jié)和時(shí)日發(fā)生著改變，對(duì)結(jié)構(gòu)物受力有著不同的影響，6蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與風(fēng)帆的對(duì)應(yīng)關(guān)系提出,表示風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度.后來采用10m高處的風(fēng)速大小表示。0—17級(jí)：風(fēng)速0.0—60m/s(距地面10米處)7蒲氏風(fēng)級(jí)與風(fēng)速的換算公式:

其中V是風(fēng)速（m/s）,F是風(fēng)級(jí)0.2海洋環(huán)境因素分析蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與7風(fēng)速影響因素：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力，離心力和摩擦力的綜合作用。大氣壓強(qiáng)：大氣在重力作用下產(chǎn)生的對(duì)地面的大氣壓力。（1）地球各處的大氣壓力不同，形成大氣壓強(qiáng)場(chǎng)（氣壓場(chǎng)）（2）定義：?jiǎn)挝幻娣e上從某高度到大氣上界的垂直空氣柱的重量，1Pa=1N/m2（3）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：溫度為0度時(shí)，位于緯度45的海平面的氣壓，該值為1013.25hPa，或760mm汞柱。（4）氣壓影響因素：緯度、溫度、高度等。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)風(fēng)速影響因素：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力，離心力和摩擦力的綜合作8氣壓梯度力1、地表各處的大氣壓力分布不均勻，產(chǎn)生氣壓梯度力，推動(dòng)大氣水平流動(dòng)。2、氣壓梯度力表示為：G=-▽p/ρ，方向與等壓線垂直，由壓力高處指向壓力低處。3、大氣大尺度運(yùn)動(dòng)就是垂向近似滿足靜力平衡，做水平方向運(yùn)動(dòng)。4、氣壓梯度力是推動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的主要作用力。5、相鄰區(qū)域的氣壓值相差很大時(shí)，氣壓圖上的等壓線表現(xiàn)密集，氣壓梯度陡，因而產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)氣壓梯度力大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)9地轉(zhuǎn)偏向力（科氏力，CoriolisForce）研究海水或者大氣的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須考慮地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，或稱為科氏效應(yīng)。由于地球繞軸自轉(zhuǎn)，在赤道處的地面便具有約464m/s自西向東的線速度，向兩極方向隨緯度的增高逐漸減小，在緯度30°處約為402m/s，60°處約為232m/s，兩極為零。假定有一物體從赤道沿經(jīng)圈向高緯（向南或者向北）運(yùn)動(dòng)，由于其在赤道具有的較大自西向東的線速度，因此，地面上的觀察者會(huì)看到，它的運(yùn)動(dòng)軌道不斷向東偏移。在從高緯向赤道方向運(yùn)動(dòng)的過程中，由于其保持在高緯處的較小的自西向東的線速度，因此其運(yùn)動(dòng)軌道不斷地偏向西。30.2海洋環(huán)境因素分析地轉(zhuǎn)偏向力（科氏力，CoriolisForce）30.210地轉(zhuǎn)偏向力1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。2、科氏力f=2mvωsinφ，ω是地球自轉(zhuǎn)角速度，V是任一方向的速度，在北半球指向運(yùn)動(dòng)的右方，南半球指向左方。3、科氏力在大小上與物體運(yùn)動(dòng)的速度成正比，并隨緯度發(fā)生變化。4、北半球，在科氏力的作用下，北風(fēng)變成東北風(fēng)；南風(fēng)變成西南風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)偏向力大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)11大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)

北半球南半球大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)北半球12大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)13地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：1、風(fēng)在北半球向右轉(zhuǎn)，在南半球向左轉(zhuǎn)。此效應(yīng)在極地處最明顯，在赤道處則消失。2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。3、科里奧利效應(yīng)在極地最顯著，向赤道方向逐漸減弱直到消失在赤道處。這就是為什么臺(tái)風(fēng)只能形成在5緯度以上的地區(qū)，而通常不能形成于赤道附近。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：14地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：1、風(fēng)在北半球向右轉(zhuǎn)，在南半球向左轉(zhuǎn)。此效應(yīng)在極地處最明顯，在赤道處則消失。2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。3、科里奧利效應(yīng)在極地最顯著，向赤道方向逐漸減弱直到消失在赤道處。這就是為什么臺(tái)風(fēng)只能形成在5緯度以上的地區(qū)，而通常不能形成于赤道附近。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：15地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)其它物體的影響：1、影響任何一個(gè)環(huán)繞地表的遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)。例如，在一戰(zhàn)期間，德軍用他們引以自豪的射程為113千米的大炮轟擊巴黎時(shí)，懊惱地發(fā)現(xiàn)炮彈總是向右偏離目標(biāo)。2、對(duì)于近距離的運(yùn)動(dòng)，科里奧利力影響極小。從場(chǎng)地一邊把籃球拋到另一邊的運(yùn)動(dòng)員，考慮科里奧利力的影響而需要調(diào)整自己投球的偏移量為1.3厘米。當(dāng)你拔掉盥洗池的橡皮塞時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)水流并不是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流走的，因?yàn)榭评飱W利力幾乎沒有足夠的時(shí)間來影響水這樣短距離的運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)其它物體的影響：16影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)島以西洋面；橫向力FL是由于物體后部的空氣繞流產(chǎn)生分離，產(chǎn)生不對(duì)稱的旋渦，產(chǎn)生的左右不對(duì)稱流場(chǎng)引起空氣流動(dòng)方向垂直的橫向力。1、地表各處的大氣壓力分布不均勻，產(chǎn)生氣壓梯度力，推動(dòng)大氣水平流動(dòng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振頻率與旋渦的發(fā)放頻率接近時(shí)，共振現(xiàn)象發(fā)生。風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。南半球則呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。風(fēng)在單位高度上的順風(fēng)力、橫向力和扭力矩分別表示為：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)風(fēng)速越大，對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用壓力越大，風(fēng)速與風(fēng)壓之間存在關(guān)系為：（2）短周期成分—幾秒鐘；作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷北半球南半球重現(xiàn)期TR是指該設(shè)計(jì)風(fēng)速平均每隔TR年將出現(xiàn)一次,(即概率問題),重現(xiàn)期越長(zhǎng),設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就越高,成本也越高.最大風(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其頻率高，風(fēng)力強(qiáng)勁。從場(chǎng)地一邊把籃球拋到另一邊的運(yùn)動(dòng)員，考慮科里奧利力的影響而需要調(diào)整自己投球的偏移量為1.地轉(zhuǎn)偏向力價(jià)值應(yīng)用：定位風(fēng)暴19世紀(jì)比利時(shí)氣象學(xué)家白貝羅應(yīng)用科里奧利效應(yīng)找出一條規(guī)律，發(fā)現(xiàn)最近的風(fēng)暴：在北半球，當(dāng)你背風(fēng)而立，風(fēng)暴在你的左側(cè)；在南半球，則在你的右側(cè)。影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)17地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：水漩渦的形成當(dāng)向桶中注水時(shí)，水從注水點(diǎn)向四周流動(dòng)，北半球在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，漩渦呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。南半球則呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：18地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：2.車輛和行人靠右行A圖為靠左行，北半球車輛在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，都偏向道路中間，更容易與對(duì)面過來的車輛相撞，發(fā)生車禍的頻率會(huì)更高。B圖為靠右行，北半球車輛在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，都偏向路邊，路邊是司機(jī)開車注意力的集中點(diǎn)，司機(jī)會(huì)不斷調(diào)整方向來保證行車安全。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：19地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：3.跑道上逆時(shí)針跑行人們總喜歡沿逆時(shí)針方向。A逆時(shí)針方向跑，地轉(zhuǎn)偏向力向外，身體傾斜產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的向心力，二力方向相反，更易平衡，過彎道不易跌倒。B順時(shí)針方向跑，地轉(zhuǎn)偏向力和身體傾斜產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的向心力方向相同，不易平衡，過彎道處易跌倒。人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：20地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：3.機(jī)械設(shè)備順時(shí)針旋轉(zhuǎn)電扇、電機(jī)、柴油機(jī)、水輪機(jī)等都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。。在北半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，地轉(zhuǎn)偏向力指向軸心，由于向心作用，使機(jī)械設(shè)備更耐用、更牢固。而逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)地轉(zhuǎn)偏向力指向外，由于離心運(yùn)動(dòng)，機(jī)械設(shè)備易損壞，使用壽命縮短。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：21地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：4.其它臺(tái)風(fēng)北半球都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。河流的右岸總是被沖刷的，而左岸經(jīng)常有沙石堆積?；疖囋谛凶邥r(shí)，右軌磨損得總是比左軌要厲害一點(diǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：22自由大氣運(yùn)動(dòng)離地面1-1.5km高度以上的大氣可以看成理想大氣，不考慮湍流摩擦力作用，運(yùn)動(dòng)可看作是自由大氣運(yùn)動(dòng)。在水平氣壓梯度力+科氏力的作用下，大氣運(yùn)動(dòng)形成地轉(zhuǎn)風(fēng)，若附加彎曲運(yùn)動(dòng)的離心力就形成梯度風(fēng)。（1）地轉(zhuǎn)風(fēng)：大氣運(yùn)動(dòng)的水平梯度力與科氏力達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)形成的穩(wěn)定空氣水平運(yùn)動(dòng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角速度，是所處緯度，是以緯距表示的相臨等壓線間的垂直距離，是對(duì)應(yīng)的兩等壓線間的氣壓差。注意：地轉(zhuǎn)風(fēng)近似在赤道不成立，因?yàn)樵撎幍目剖蠀?shù)為零。自由大氣運(yùn)動(dòng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角23大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)風(fēng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)風(fēng)24（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存在彎曲，此時(shí)的氣流在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，這種水平氣壓梯度力、科氏力和離心力三者平衡運(yùn)動(dòng)下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角速度，是所處緯度，是以緯距表示的相臨等壓線間的垂直距離，是對(duì)應(yīng)的兩等壓線間的氣壓差，是曲率半徑在北半球，梯度風(fēng)圍繞高壓中心作順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，繞低壓中心作逆時(shí)針方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。低壓中心高壓中心（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存25梯度風(fēng)梯度風(fēng)261、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。規(guī)范規(guī)定風(fēng)壓計(jì)算公式：風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；臺(tái)風(fēng)風(fēng)速采用氣壓分布間接計(jì)算得到，距離臺(tái)風(fēng)中心處的風(fēng)速按中心低壓的梯度風(fēng)公式計(jì)算。電扇、電機(jī)、柴油機(jī)、水輪機(jī)等都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)?；疖囋谛凶邥r(shí)，右軌磨損得總是比左軌要厲害一點(diǎn)。2、氣壓梯度力表示為：G=-▽p/ρ，方向與等壓線垂直，由壓力高處指向壓力低處。采用迎風(fēng)平面的阻力系數(shù)計(jì)算風(fēng)力。海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷計(jì)算公式風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)4、北半球，在科氏力的作用下，北風(fēng)變成東北風(fēng)；1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷因此季風(fēng)也是中國(guó)海洋氣候的主要特征。主要集中于11月至次年2月。中規(guī)模風(fēng)系：季風(fēng),臺(tái)風(fēng)（5）脈動(dòng)風(fēng)—?jiǎng)恿π再|(zhì)—?jiǎng)恿碚撟畲箫L(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析Ch：暴露在風(fēng)中的構(gòu)件的高度系數(shù)，其值可根據(jù)構(gòu)件幾何心距離設(shè)計(jì)水面的高度查表得到。風(fēng)的形成：地球表面存在溫度差異，大氣空氣的氣壓差使氣流發(fā)生流動(dòng)而形成風(fēng)，加上地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)帶。

大氣環(huán)流：是地球上最大規(guī)模的風(fēng)系，它的形成是由于高低緯間的大氣存在溫度差異而產(chǎn)生的流動(dòng)。季風(fēng)：是大規(guī)模盛行風(fēng)向隨冬、夏季節(jié)發(fā)生顯著交替轉(zhuǎn)換的風(fēng)系，其一般發(fā)生在沿海及其附近地區(qū)。冬季的海洋為低壓熱源，大陸為高壓冷源，導(dǎo)致地面大規(guī)模的盛行風(fēng)從大陸吹向海洋。在冬季，我國(guó)盛行西北季風(fēng)和東北季風(fēng)，氣候干冷，少雨。大陸現(xiàn)象，冬夏季節(jié)差異，時(shí)空尺度大。熱帶氣旋：是發(fā)生在熱帶海域洋面上的低壓氣旋性旋渦，北半球沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。臺(tái)風(fēng)：又稱颶風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、熱帶氣旋海陸風(fēng)：由海陸間溫差引起的海陸向氣流交替流向的小規(guī)模風(fēng)系，其與季風(fēng)有差異，局地現(xiàn)象，晝夜差異。3大氣運(yùn)動(dòng)模式1、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；大氣環(huán)流：是地球上最2730.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析28海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件2930.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析3030.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析31

大規(guī)模風(fēng)系：緯度30o—東信風(fēng)；緯度30o~60o—偏西風(fēng)；緯度60o~90o—極地東風(fēng)。

中規(guī)模風(fēng)系：季風(fēng),臺(tái)風(fēng)

小規(guī)模風(fēng)系：海陸風(fēng)，山谷風(fēng)，龍卷風(fēng)3風(fēng)大氣運(yùn)動(dòng)模式大規(guī)模風(fēng)系：緯度30o—東信風(fēng)；3風(fēng)大氣運(yùn)動(dòng)模式32

中規(guī)模風(fēng)系：

大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，稱為季風(fēng)。季風(fēng)在冬季由大陸吹向海洋，在夏季由海洋吹向大陸。隨著風(fēng)向的轉(zhuǎn)變，天氣和氣候的特點(diǎn)也跟著發(fā)生變化。季風(fēng)的形成與多種因素有關(guān)，其中最主要的是由于海陸間的熱力差異。在夏季，大陸上氣溫比同緯度的海洋上氣溫高，大陸上氣壓比海洋上氣壓低，氣壓梯度由海洋指向大陸，所以氣流分布是從海洋流向大陸的，形成夏季風(fēng)；冬季則相反，氣流分布是由大陸流向海洋，形成冬季風(fēng)。

0.2海洋環(huán)境因素分析中規(guī)模風(fēng)系：大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，33

世界上季風(fēng)區(qū)域分布甚廣．而東亞是世界最著名的季風(fēng)區(qū)。因此季風(fēng)也是中國(guó)海洋氣候的主要特征。由于大陸和海洋熱容量的不同，冬季在嚴(yán)寒的亞洲內(nèi)陸形成高氣壓帶，溫暖的海洋形成低壓區(qū)，所以冬季盛行偏北風(fēng)。而夏季正好相反，高溫的大陸內(nèi)部形成低壓區(qū)，涼爽的海洋上形成高壓區(qū)，故盛行南風(fēng)。0.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析34冬季是我國(guó)季風(fēng)最強(qiáng)的季節(jié)。冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其頻率高，風(fēng)力強(qiáng)勁。寒潮是巨大的高壓冷氣團(tuán)南侵，造成急劇降溫，且伴有霜凍、大風(fēng)現(xiàn)象的天氣過程。主要集中于11月至次年2月。寒潮有效穩(wěn)定的路徑，它們主要發(fā)源于北極，途經(jīng)西伯利亞，并在那里得到加強(qiáng)，然后進(jìn)入我國(guó)。夏季的季風(fēng)，其氣流來源，一是太平洋熱帶高壓海洋氣團(tuán)，二是印度赤道海洋氣團(tuán)。前者主要控制東海，后者主要影響南海。0.2海洋環(huán)境因素分析冬季是我國(guó)季風(fēng)最強(qiáng)的季節(jié)。冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其35熱帶氣旋在我國(guó)又稱臺(tái)風(fēng)，在美洲通常稱颶風(fēng)。它是發(fā)生在熱帶海洋上的具有很大破壞性的低壓渦旋。影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)島以西洋面；另一個(gè)在南海中部海域。全球每年平均大約有80個(gè)熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可以發(fā)展成臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)集中發(fā)生在西北太平洋、孟加拉灣、東北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亞西北海域等8個(gè)地區(qū)。西太平洋是全球熱帶氣旋發(fā)生最多的地區(qū)，約占全球總數(shù)的三分之一。熱帶氣旋的多發(fā)地帶集中在5°～10°緯度帶內(nèi)，而南北半球緯度5°以內(nèi)幾乎沒有熱帶氣旋發(fā)生。0.2海洋環(huán)境因素分析熱帶氣旋在我國(guó)又稱臺(tái)風(fēng)，在美洲通常稱颶風(fēng)。它是發(fā)生在熱帶海洋36人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與風(fēng)帆的對(duì)應(yīng)關(guān)系提出,表示風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度.（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存在彎曲，此時(shí)的氣流在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，這種水平氣壓梯度力、科氏力和離心力三者平衡運(yùn)動(dòng)下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。橫向力FL是由于物體后部的空氣繞流產(chǎn)生分離，產(chǎn)生不對(duì)稱的旋渦，產(chǎn)生的左右不對(duì)稱流場(chǎng)引起空氣流動(dòng)方向垂直的橫向力。平均風(fēng)速的大小與計(jì)算所用的時(shí)距密切相關(guān)，采用不同的時(shí)距得到的平均風(fēng)速不同。25hPa，或760mm汞柱。5s，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力效應(yīng)比較敏感，需要考慮風(fēng)載荷動(dòng)力效應(yīng)，可在計(jì)算中考慮加入風(fēng)振系數(shù)：臺(tái)風(fēng)：又稱颶風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、熱帶氣旋風(fēng)的玫瑰圖又稱為風(fēng)向頻率圖或風(fēng)況圖，表示風(fēng)在各個(gè)方向的強(qiáng)弱和出現(xiàn)的次數(shù)。臺(tái)風(fēng)是熱帶海域的大規(guī)模低壓氣旋,風(fēng)速大、范圍廣，實(shí)測(cè)資料的獲得很困難，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速主要由臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)計(jì)算得到。風(fēng)速越大，對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用壓力越大，風(fēng)速與風(fēng)壓之間存在關(guān)系為：在水平氣壓梯度力+科氏力的作用下，大氣運(yùn)動(dòng)形成地轉(zhuǎn)風(fēng)，若附加彎曲運(yùn)動(dòng)的離心力就形成梯度風(fēng)。人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。研究海水或者大氣的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須考慮地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，或稱為科氏效應(yīng)。風(fēng)速與其近地面的距離成正比，越近風(fēng)速越小；小規(guī)模風(fēng)系：海陸風(fēng)，山谷風(fēng)，龍卷風(fēng)備注：P=1%，N=26時(shí)，λPN=3.人們總喜歡沿逆時(shí)針方向。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。0.2海洋環(huán)境因素分析人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一37海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件38海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件39按世界氣象組織的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為四類：熱帶低壓(中心最大風(fēng)速10.8—17.1米／秒，相當(dāng)于6—7級(jí)風(fēng))熱帶風(fēng)暴(中心最大風(fēng)速17.2—24.4米／秒，相當(dāng)于8—9級(jí)風(fēng))強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(中心最大風(fēng)速24.5—32.6米／秒，相當(dāng)于10一11級(jí)風(fēng))臺(tái)風(fēng)(中心最大風(fēng)速＞32.7米／秒以上，相當(dāng)于12級(jí)風(fēng)以上)。按世界氣象組織的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為四類：40臺(tái)風(fēng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，低層有強(qiáng)烈的流入，高層有強(qiáng)烈的流出，并有極強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。地面是氣旋式輻合流場(chǎng)，氣流從四周以螺旋曲線的形式流向臺(tái)風(fēng)中心區(qū)。臺(tái)風(fēng)天氣表現(xiàn)為大風(fēng)、暴雨、狂浪和風(fēng)暴潮。0.2海洋環(huán)境因素分析臺(tái)風(fēng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，低層有強(qiáng)烈的流入，高層有強(qiáng)烈的流410.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析420.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析43北半球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)的熱帶氣旋北半球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)的熱帶氣旋440.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析450.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析46蒲氏風(fēng)級(jí)與風(fēng)速的換算公式:當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振頻率與旋渦的發(fā)放頻率接近時(shí)，共振現(xiàn)象發(fā)生。海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷計(jì)算公式最大風(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析1、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷全球每年平均大約有80個(gè)熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可以發(fā)展成臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)集中發(fā)生在西北太平洋、孟加拉灣、東北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亞西北海域等8個(gè)地區(qū)。緯度60o~90o—極地東風(fēng)。從場(chǎng)地一邊把籃球拋到另一邊的運(yùn)動(dòng)員，考慮科里奧利力的影響而需要調(diào)整自己投球的偏移量為1.1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。將N個(gè)年最大風(fēng)速?gòu)拇蟮叫∨帕?計(jì)算累積出現(xiàn)次數(shù)m,以及與N的比值,累積出現(xiàn)的概率P=m/N×100%;B順時(shí)針方向跑，地轉(zhuǎn)偏向力和身體傾斜產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的向心力方向相同，不易平衡，過彎道處易跌倒。平均風(fēng)速的大小與計(jì)算所用的時(shí)距密切相關(guān)，采用不同的時(shí)距得到的平均風(fēng)速不同。按世界氣象組織的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為四類：2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷重現(xiàn)期：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)依據(jù)重現(xiàn)期來確定風(fēng)速設(shè)計(jì)值中規(guī)模風(fēng)系：季風(fēng),臺(tái)風(fēng)對(duì)于海洋工程,各國(guó)船級(jí)社給出了不同的設(shè)計(jì)要求：0.2海洋環(huán)境因素分析蒲氏風(fēng)級(jí)與風(fēng)速的換算公式:0.2海洋環(huán)境因素分析470.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析480.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析49風(fēng)速計(jì)算包括：最大風(fēng)速樣本的取值不同時(shí)距風(fēng)速的修正不同高度風(fēng)速的換算最大風(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)風(fēng)速計(jì)算包括：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)50風(fēng)速垂向變化規(guī)律：風(fēng)速與其近地面的距離成正比，越近風(fēng)速越?。灰?guī)定以10m高度的風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)高度，其他高度應(yīng)換算得到，不同地貌環(huán)境對(duì)風(fēng)速的摩擦作用不同，采用摩擦參數(shù)表達(dá)。摩擦層內(nèi)的風(fēng)速表達(dá)：近地表小于100m高度的風(fēng)速符合對(duì)數(shù)公式規(guī)律風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)地面粗糙度風(fēng)速垂向變化規(guī)律：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)地面粗糙度51近地表高于100m高度的風(fēng)速符合指數(shù)公式規(guī)律：其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。對(duì)于平坦地面和海面m=1/7,對(duì)于近岸區(qū)域m=2/7.API規(guī)范中建議取m=0.125風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)近地表高于100m高度的風(fēng)速符合指數(shù)公式規(guī)律：其中，為距地面52平均風(fēng)速與時(shí)距修正：平均風(fēng)速的大小與計(jì)算所用的時(shí)距密切相關(guān)，采用不同的時(shí)距得到的平均風(fēng)速不同。時(shí)距越長(zhǎng)，小風(fēng)速成分亦多，大風(fēng)速的顯著性降低，平均風(fēng)速降低；不同時(shí)距的平均風(fēng)速需要修正，一般以10min時(shí)距為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)距，其他換算成為10min時(shí)距風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)時(shí)距1h10min5min2min1min30s20s10s5s瞬時(shí)比值0.9411.071.161.21.261.281.351.391.5平均風(fēng)速與時(shí)距修正：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)時(shí)距1h10min53挪威船級(jí)社DNV規(guī)范中給出平均風(fēng)速計(jì)算公式：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)其中，海面高度z處時(shí)距為t的平均風(fēng)速；GF是陣風(fēng)系數(shù)，為時(shí)間t內(nèi)最大風(fēng)速與小時(shí)風(fēng)速之比值，在t=1min時(shí)，GF=1.27；t=10min時(shí)，GF=1.06；是海面10米高處時(shí)距1小時(shí)的平均風(fēng)速；β系數(shù)為0.1~0.5。算例：分別求海面高度10m、100m處時(shí)距為1min、10min的平均風(fēng)速。挪威船級(jí)社DNV規(guī)范中給出平均風(fēng)速計(jì)算公式：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資54最大風(fēng)速樣本及其重現(xiàn)期：最大風(fēng)速樣本：一般取年最大風(fēng)速作為風(fēng)速樣本（海洋工程）重現(xiàn)期：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)依據(jù)重現(xiàn)期來確定風(fēng)速設(shè)計(jì)值一般收集資料為幾年-十幾年，而結(jié)構(gòu)使用壽命在幾十年-上百年，因此設(shè)計(jì)風(fēng)速的長(zhǎng)期分布研究重現(xiàn)期TR是指該設(shè)計(jì)風(fēng)速平均每隔TR年將出現(xiàn)一次,(即概率問題),重現(xiàn)期越長(zhǎng),設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就越高,成本也越高.在我國(guó),一般結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期取30年,重要/特殊的結(jié)構(gòu)取100年,海洋工程結(jié)構(gòu)取50年或100年.風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)最大風(fēng)速樣本及其重現(xiàn)期：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)55設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：將N個(gè)年最大風(fēng)速?gòu)拇蟮叫∨帕?計(jì)算累積出現(xiàn)次數(shù)m,以及與N的比值,累積出現(xiàn)的概率P=m/N×100%;計(jì)算并繪出各個(gè)風(fēng)速值對(duì)應(yīng)的多年經(jīng)驗(yàn)累積頻率曲線;利用長(zhǎng)期理論分布函數(shù)來描述最大風(fēng)速樣本的變化規(guī)律,再根據(jù)重現(xiàn)期計(jì)算其設(shè)計(jì)風(fēng)速.一般采用極值Ⅰ型概率分布函數(shù)風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料56設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：臺(tái)風(fēng)是熱帶海域的大規(guī)模低壓氣旋,風(fēng)速大、范圍廣，實(shí)測(cè)資料的獲得很困難，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速主要由臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)計(jì)算得到。風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；(2)因?yàn)橹噩F(xiàn)期TR=50年,對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)頻率值P=2%,結(jié)合樣本容量N=26年,查表(極值I型概率分布λPN),得到λPN=3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷另一個(gè)在南海中部海域。其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷計(jì)算公式采用迎風(fēng)平面的阻力系數(shù)計(jì)算風(fēng)力。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷平均風(fēng)壓力下的風(fēng)載荷一般表達(dá)式：3、科氏力在大小上與物體運(yùn)動(dòng)的速度成正比，并隨緯度發(fā)生變化。其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：此效應(yīng)在極地處最明顯，在赤道處則消失。人們總喜歡沿逆時(shí)針方向。當(dāng)你拔掉盥洗池的橡皮塞時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)水流并不是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流走的，因?yàn)榭评飱W利力幾乎沒有足夠的時(shí)間來影響水這樣短距離的運(yùn)動(dòng)。3、我國(guó)固定式平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)定：海上10m高，重現(xiàn)期50年，時(shí)距1min（局部構(gòu)件的計(jì)算）和10min的平均最大風(fēng)速（整體結(jié)構(gòu)計(jì)算）25hPa，或760mm汞柱。設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：風(fēng)速資料的數(shù)學(xué)期望等于各年最大風(fēng)速的數(shù)學(xué)平均值:均方差:經(jīng)變換可得設(shè)計(jì)風(fēng)速的計(jì)算公式為:其中,是與樣本個(gè)數(shù)N及經(jīng)驗(yàn)頻率P有關(guān)的參數(shù),可查表.第m項(xiàng)遞減變量的經(jīng)驗(yàn)頻率計(jì)算公式為P=m/(N+1),且P=1/TRP反映出不超過設(shè)計(jì)風(fēng)速xd的概率.風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般57某海區(qū)收集有26年的10m高10min時(shí)距年最大風(fēng)速資料，現(xiàn)需按50年重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)風(fēng)速要求確定該海域50年一遇最大風(fēng)速值。算例—確定最大風(fēng)速年份12345678910111213風(fēng)速m/s25.124.629.731.235.432.528.930.327.831.536.228.127.6年份14151617181920212223242526風(fēng)速m/s29.534.731.826.228.630.725.937.131.934.226.529.332.7某海區(qū)收集有26年的10m高10min時(shí)距年最大風(fēng)速資料，現(xiàn)58(1)將風(fēng)速資料樣本按遞減次序排列并計(jì)算各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)頻率.算例—確定最大風(fēng)速mi年最大風(fēng)速Xi

(m/s)經(jīng)驗(yàn)頻率P=mi/Nx100%(Xi)^2137.13.71376.41236.27.411310.44335.411.111253.16434.714.811204.09534.218.521169.29………………Σ78824177(1)將風(fēng)速資料樣本按遞減次序排列并計(jì)算各項(xiàng)經(jīng)驗(yàn)頻率.算例—59風(fēng)速平均值:算例—確定最大風(fēng)速風(fēng)速均方差:(2)因?yàn)橹噩F(xiàn)期TR=50年,對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)頻率值P=2%,結(jié)合樣本容量N=26年,查表(極值I型概率分布λPN),得到λPN

=3.074進(jìn)一步得到,50年一遇最大風(fēng)速值為：若考慮100年一遇的最大風(fēng)速值?備注：P=1%，N=26時(shí)，λPN=3.711風(fēng)速平均值:算例—確定最大風(fēng)速風(fēng)速均方差:(2)因?yàn)橹噩F(xiàn)期T60對(duì)于海洋工程,各國(guó)船級(jí)社給出了不同的設(shè)計(jì)要求：1、DNV給出設(shè)計(jì)風(fēng)速是重現(xiàn)期100年，時(shí)距為1min的平均風(fēng)速；2、我國(guó)海上移動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范要求：自存狀態(tài)—51.5m/s,正常作業(yè)—36m/s3、我國(guó)固定式平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)定：海上10m高，重現(xiàn)期50年，時(shí)距1min（局部構(gòu)件的計(jì)算）和10min的平均最大風(fēng)速（整體結(jié)構(gòu)計(jì)算）設(shè)計(jì)風(fēng)速對(duì)于海洋工程,各國(guó)船級(jí)社給出了不同的設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)風(fēng)速61根據(jù)自由大氣中大氣的大尺度水平運(yùn)動(dòng)近似于地轉(zhuǎn)平衡或梯度平衡下的運(yùn)動(dòng)，由海面大氣壓強(qiáng)分布計(jì)算自由大氣中的地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速或梯度風(fēng)風(fēng)速，再換算到海面處風(fēng)速。1、海陸風(fēng)速換算海面風(fēng)速計(jì)算離海岸距離（Km）風(fēng)速增大系數(shù)（K）＜2＜1.12-301.1-1.1430-501.14-1.2350-1001.23-1.30＞100根據(jù)實(shí)測(cè)資料根據(jù)自由大氣中大氣的大尺度水平運(yùn)動(dòng)近似于地轉(zhuǎn)平衡或梯度平衡下622、由地轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)算海面風(fēng)速：由可靠的海平面氣壓場(chǎng)計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)，再換算出海面風(fēng)速。地轉(zhuǎn)風(fēng)Vg是由大氣中的水平氣壓梯度力與科氏力處于平衡狀態(tài)下的空氣水平。海面風(fēng)速與地轉(zhuǎn)風(fēng)速之間的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：其中，為海水溫度與大氣溫度之差，當(dāng)氣溫大于水溫，取負(fù)值也可查風(fēng)速查算圖，獲取風(fēng)速海面風(fēng)速計(jì)算2、由地轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)算海面風(fēng)速：由可靠的海平面氣壓場(chǎng)計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)，633、由梯度風(fēng)速計(jì)算海面風(fēng)速：一般情況處于水平氣壓梯度力、科氏力與等速曲線運(yùn)動(dòng)離心力三者平衡下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。海面風(fēng)速與梯度風(fēng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系其中，海面風(fēng)速計(jì)算低壓中心高壓中心3、由梯度風(fēng)速計(jì)算海面風(fēng)速：一般情況處于水平氣壓梯度力、科氏64臺(tái)風(fēng)是熱帶海域的大規(guī)模低壓氣旋,風(fēng)速大、范圍廣，實(shí)測(cè)資料的獲得很困難，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速主要由臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)計(jì)算得到。臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)的等壓線分布近似表現(xiàn)為圓形對(duì)稱，是以臺(tái)風(fēng)眼為中心的閉合圓，可建立簡(jiǎn)化的臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)模式。代表性的計(jì)算公式：美國(guó)的Meyers公式、日本的Fuji-ta公式。臺(tái)風(fēng)風(fēng)速采用氣壓分布間接計(jì)算得到，距離臺(tái)風(fēng)中心處的風(fēng)速按中心低壓的梯度風(fēng)公式計(jì)算。臺(tái)風(fēng)風(fēng)速計(jì)算臺(tái)風(fēng)是熱帶海域的大規(guī)模低壓氣旋,風(fēng)速大、范圍廣，實(shí)測(cè)資料的獲65臺(tái)風(fēng)的最大風(fēng)速一般用經(jīng)驗(yàn)公式給出：我國(guó)對(duì)東海和南海分別建立的臺(tái)風(fēng)海上最大風(fēng)速經(jīng)驗(yàn)公式：日本學(xué)者高橋建立的臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速計(jì)算公式：實(shí)際上，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速應(yīng)由臺(tái)風(fēng)場(chǎng)內(nèi)的梯度風(fēng)速與臺(tái)風(fēng)中心移動(dòng)速度兩者進(jìn)行矢量合成計(jì)算得到。臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速計(jì)算臺(tái)風(fēng)的最大風(fēng)速一般用經(jīng)驗(yàn)公式給出：臺(tái)風(fēng)最大風(fēng)速計(jì)算66作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用力：（1）長(zhǎng)周期成分—10min以上；（2）短周期成分—幾秒鐘；（3）風(fēng)載荷以平均值而脈動(dòng)變化—?jiǎng)恿μ匦裕?）平均風(fēng)—靜力性質(zhì)—靜力理論（5）脈動(dòng)風(fēng)—?jiǎng)恿π再|(zhì)—?jiǎng)恿碚撟饔迷诮Y(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用力：（1）長(zhǎng)周期成分673.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)壓計(jì)算根據(jù)伯努利方程，空氣中某靜止點(diǎn)的壓力P0和運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的壓力P的關(guān)系為：式中V為風(fēng)速。則基本風(fēng)壓公式為如果取標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，氣溫為15℃時(shí)干空氣密度為1.2255kg/m33.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)壓計(jì)算根據(jù)伯努利方程，空氣中68作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷基本風(fēng)壓：平均風(fēng)壓力下的風(fēng)載荷一般表達(dá)式：其中，C是氣流作用力系數(shù)，A是垂直風(fēng)向上的投影面積風(fēng)速越大，對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用壓力越大，風(fēng)速與風(fēng)壓之間存在關(guān)系為：若g=9.8m/s2，空氣重度=12.01N/m3，則上式可寫為：作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷基本風(fēng)壓：平均風(fēng)壓力下的風(fēng)載荷一般表69作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷由于風(fēng)引起的力：風(fēng)力分為與風(fēng)速方向一致的拖曳力FD和垂直于風(fēng)向的升力FLVFDFL拖曳力FD是迎風(fēng)面受到的風(fēng)阻力；橫向力FL是由于物體后部的空氣繞流產(chǎn)生分離，產(chǎn)生不對(duì)稱的旋渦，產(chǎn)生的左右不對(duì)稱流場(chǎng)引起空氣流動(dòng)方向垂直的橫向力。作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷由于風(fēng)引起的力：風(fēng)力分為與風(fēng)速方向一70作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷由于風(fēng)引起的力：工程中阻力系數(shù)和升力系數(shù)由模型實(shí)驗(yàn)或數(shù)值模擬得到。風(fēng)力分為與風(fēng)速方向一致的拖曳力FD和垂直于風(fēng)向的升力FLCD：阻力系數(shù)CL：升力系數(shù)VFDFL作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷由于風(fēng)引起的力：工程中阻力系數(shù)和升力713.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷不同形式結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力

鉆塔和起重設(shè)備-->小直徑桿件組成：流態(tài)由雷諾數(shù)決定，阻力項(xiàng)為主要成分，可能發(fā)生漩渦釋放。駕駛室，居住艙-->大尺度矩形表面：氣流發(fā)生分離，產(chǎn)生漩渦和尾流。采用迎風(fēng)平面的阻力系數(shù)計(jì)算風(fēng)力。直升機(jī)平臺(tái)-->大型平面：產(chǎn)生升力，漩渦引起結(jié)構(gòu)顫動(dòng)。3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷不同形式結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力723.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷計(jì)算公式1、移動(dòng)式平臺(tái)規(guī)范：CCS規(guī)范要求2、固定式平臺(tái)規(guī)范：3、API規(guī)范：4、LR規(guī)范：Kw=?3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷733.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷規(guī)范規(guī)定風(fēng)壓計(jì)算公式：構(gòu)件上的風(fēng)力F計(jì)算公式：S：受風(fēng)構(gòu)件的正投影面積Ch：暴露在風(fēng)中的構(gòu)件的高度系數(shù)，其值可根據(jù)構(gòu)件幾何心距離設(shè)計(jì)水面的高度查表得到。Cs：暴露在風(fēng)中的構(gòu)件的形狀系數(shù)，根據(jù)構(gòu)件形狀查表取得或根據(jù)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)得到。如球形的取0.4CCS風(fēng)載荷計(jì)算法3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷規(guī)范規(guī)定風(fēng)壓計(jì)算公式：構(gòu)件上的743.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch753.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch76設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：對(duì)于方形或其它截面，St=0.4、氣壓梯度力是推動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的主要作用力。1、DNV給出設(shè)計(jì)風(fēng)速是重現(xiàn)期100年，時(shí)距為1min的平均風(fēng)速；最大風(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析D是圓柱直徑，St是構(gòu)件剖面形狀與雷諾數(shù)的函數(shù)。風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch以上幾個(gè)階段，需對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行分析校核。人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。大氣環(huán)流：是地球上最大規(guī)模的風(fēng)系，它的形成是由于高低緯間的大氣存在溫度差異而產(chǎn)生的流動(dòng)。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存在彎曲，此時(shí)的氣流在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，這種水平氣壓梯度力、科氏力和離心力三者平衡運(yùn)動(dòng)下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。風(fēng)在運(yùn)動(dòng)過程中受到結(jié)構(gòu)物的阻擋會(huì)產(chǎn)生順風(fēng)力，當(dāng)≤Re時(shí)，紊流旋渦恢復(fù)周期性泄放----跨臨界階段注意：地轉(zhuǎn)風(fēng)近似在赤道不成立，因?yàn)樵撎幍目剖蠀?shù)為零。臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)的等壓線分布近似表現(xiàn)為圓形對(duì)稱，是以臺(tái)風(fēng)眼為中心的閉合圓，可建立簡(jiǎn)化的臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)模式。將N個(gè)年最大風(fēng)速?gòu)拇蟮叫∨帕?計(jì)算累積出現(xiàn)次數(shù)m,以及與N的比值,累積出現(xiàn)的概率P=m/N×100%;1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷風(fēng)力強(qiáng)度：風(fēng)的作用強(qiáng)度，用風(fēng)級(jí)表示，按風(fēng)速大小進(jìn)行分級(jí)；t=10min時(shí)，GF=1.3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷受風(fēng)與風(fēng)力臂計(jì)算算例見表格設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：3.1作用在結(jié)構(gòu)77結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)在運(yùn)動(dòng)過程中受到結(jié)構(gòu)物的阻擋會(huì)產(chǎn)生順風(fēng)力，

橫向力和扭力矩;實(shí)測(cè)風(fēng)速包含平均風(fēng)速和脈動(dòng)風(fēng)速兩項(xiàng)。F順風(fēng)力橫向力扭力矩結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)在運(yùn)動(dòng)過程中受到結(jié)構(gòu)物的阻擋會(huì)產(chǎn)生順風(fēng)78結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)在單位高度上的順風(fēng)力、橫向力和扭力矩分別表示為：其中，公式最前面的系數(shù)分別是阻力系數(shù)、橫向力系數(shù)和扭矩系數(shù)；B是結(jié)構(gòu)參考尺（m2）；p是空氣密度；v是風(fēng)速，對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的作用以順風(fēng)力為主。結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)在單位高度上的順風(fēng)力、橫向力和扭力矩分79結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算以下討論以順風(fēng)向?yàn)橹?，?shí)測(cè)風(fēng)速可表示為：其中，平均風(fēng)速周期通常在10min以上，遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的自振周期，因此這部分風(fēng)速用其均值來表示，對(duì)結(jié)構(gòu)的作用相當(dāng)于靜力作用；脈動(dòng)風(fēng)速周期在幾秒左右，引起結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)。同理,將風(fēng)壓分解為平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓：結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算以下討論以順風(fēng)向?yàn)橹鳎瑢?shí)測(cè)風(fēng)速可表示為：80結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓可以近似得到：定義風(fēng)振系數(shù)β，使結(jié)構(gòu)在總風(fēng)力作用下的響應(yīng)等價(jià)于在等效靜風(fēng)力β*Pwm作用下的響應(yīng)，這樣就將脈動(dòng)風(fēng)引起的動(dòng)載荷轉(zhuǎn)化為等效靜載荷來考慮。結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷計(jì)算平均風(fēng)壓和脈動(dòng)風(fēng)壓可以近似得到：定義風(fēng)振813.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷結(jié)構(gòu)的高度大于其寬度的5倍以上，自振周期長(zhǎng)于0.5s，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力效應(yīng)比較敏感，需要考慮風(fēng)載荷動(dòng)力效應(yīng)，可在計(jì)算中考慮加入風(fēng)振系數(shù)：風(fēng)振系數(shù):查表得到，是結(jié)構(gòu)自振周期的函數(shù)脈動(dòng)風(fēng)壓的動(dòng)力效應(yīng)結(jié)構(gòu)基本自振周期T,s0.51.01.52.03.55.0風(fēng)振系數(shù)1.451.551.621.651.701.753.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷結(jié)構(gòu)的高度大于其寬度的5倍以上823.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)（Vortex-InducedVibration：VIV）

結(jié)構(gòu)物的后部產(chǎn)生尾流和渦流,出現(xiàn)流線分離現(xiàn)象.周圍的流態(tài)和旋渦的形成與瀉放的變化過程與流場(chǎng)的雷諾數(shù)有關(guān),出現(xiàn)無流動(dòng)分離到流動(dòng)分離、層流到湍流的變化；雷諾數(shù)Re是表征流體流動(dòng)情況的無量綱數(shù)。當(dāng)300≤Re＜時(shí)，紊流旋渦----亞臨界階段當(dāng)

≤Re＜

時(shí)，旋渦脫落----過度階段，隨著阻力系數(shù)的急劇減小和逐漸增大，分為臨界和超臨界狀態(tài)當(dāng)≤Re時(shí)，紊流旋渦恢復(fù)周期性泄放----跨臨界階段以上幾個(gè)階段，需對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行分析校核。3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)結(jié)構(gòu)物的后部產(chǎn)生尾流和833.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷843.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)中的幾個(gè)關(guān)鍵因素旋渦的發(fā)放頻率f：用斯特勞哈爾數(shù)St表示。，其中，V是垂直于構(gòu)件軸線的風(fēng)速；D是圓柱直徑，St是構(gòu)件剖面形狀與雷諾數(shù)的函數(shù)。雷諾數(shù)Re=VD/υ，其中υ是空氣運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù),1.45e-5m2/s對(duì)于圓形截面，當(dāng)300≤Re＜時(shí),St=0.2; 當(dāng)≤Re＜時(shí)，St=0.2~0.3;當(dāng)

≤Re時(shí),St=0.3。對(duì)于方形或其它截面，St=0.15。3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)中的幾個(gè)關(guān)鍵因素旋渦的853.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷863.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷873.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)的危害與抑制主要影響因素：橫向力隨尾渦的交替發(fā)放而周期性的改變大小與方向，動(dòng)態(tài)效應(yīng)強(qiáng)于沿流向的拖曳力，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重要影響。當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振頻率與旋渦的發(fā)放頻率接近時(shí)，共振現(xiàn)象發(fā)生。工程上主要的抑制措施：1、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；2、改變構(gòu)件后的尾流場(chǎng)，破壞旋渦的規(guī)律性泄放。3.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷渦激振動(dòng)的危害與抑制主要影響因88氣壓梯度力1、地表各處的大氣壓力分布不均勻，產(chǎn)生氣壓梯度力，推動(dòng)大氣水平流動(dòng)。2、氣壓梯度力表示為：G=-▽p/ρ，方向與等壓線垂直，由壓力高處指向壓力低處。3、大氣大尺度運(yùn)動(dòng)就是垂向近似滿足靜力平衡，做水平方向運(yùn)動(dòng)。4、氣壓梯度力是推動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的主要作用力。5、相鄰區(qū)域的氣壓值相差很大時(shí)，氣壓圖上的等壓線表現(xiàn)密集，氣壓梯度陡，因而產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)氣壓梯度力大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)89地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：4.其它臺(tái)風(fēng)北半球都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。河流的右岸總是被沖刷的，而左岸經(jīng)常有沙石堆積?；疖囋谛凶邥r(shí)，右軌磨損得總是比左軌要厲害一點(diǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：90自由大氣運(yùn)動(dòng)離地面1-1.5km高度以上的大氣可以看成理想大氣，不考慮湍流摩擦力作用，運(yùn)動(dòng)可看作是自由大氣運(yùn)動(dòng)。在水平氣壓梯度力+科氏力的作用下，大氣運(yùn)動(dòng)形成地轉(zhuǎn)風(fēng)，若附加彎曲運(yùn)動(dòng)的離心力就形成梯度風(fēng)。（1）地轉(zhuǎn)風(fēng)：大氣運(yùn)動(dòng)的水平梯度力與科氏力達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)形成的穩(wěn)定空氣水平運(yùn)動(dòng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角速度，是所處緯度，是以緯距表示的相臨等壓線間的垂直距離，是對(duì)應(yīng)的兩等壓線間的氣壓差。注意：地轉(zhuǎn)風(fēng)近似在赤道不成立，因?yàn)樵撎幍目剖蠀?shù)為零。自由大氣運(yùn)動(dòng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角91梯度風(fēng)梯度風(fēng)920.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析93近地表高于100m高度的風(fēng)速符合指數(shù)公式規(guī)律：其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。對(duì)于平坦地面和海面m=1/7,對(duì)于近岸區(qū)域m=2/7.API規(guī)范中建議取m=0.125風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)近地表高于100m高度的風(fēng)速符合指數(shù)公式規(guī)律：其中，為距地面94設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：將N個(gè)年最大風(fēng)速?gòu)拇蟮叫∨帕?計(jì)算累積出現(xiàn)次數(shù)m,以及與N的比值,累積出現(xiàn)的概率P=m/N×100%;計(jì)算并繪出各個(gè)風(fēng)速值對(duì)應(yīng)的多年經(jīng)驗(yàn)累積頻率曲線;利用長(zhǎng)期理論分布函數(shù)來描述最大風(fēng)速樣本的變化規(guī)律,再根據(jù)重現(xiàn)期計(jì)算其設(shè)計(jì)風(fēng)速.一般采用極值Ⅰ型概率分布函數(shù)風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料953.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷結(jié)構(gòu)的高度大于其寬度的5倍以上，自振周期長(zhǎng)于0.5s，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力效應(yīng)比較敏感，需要考慮風(fēng)載荷動(dòng)力效應(yīng)，可在計(jì)算中考慮加入風(fēng)振系數(shù)：風(fēng)振系數(shù):查表得到，是結(jié)構(gòu)自振周期的函數(shù)脈動(dòng)風(fēng)壓的動(dòng)力效應(yīng)結(jié)構(gòu)基本自振周期T,s0.51.01.52.03.55.0風(fēng)振系數(shù)1.451.551.621.651.701.753.1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷結(jié)構(gòu)的高度大于其寬度的5倍以上96海洋結(jié)構(gòu)物與環(huán)境因素的相互作用

海洋環(huán)境海洋結(jié)構(gòu)物與環(huán)境因素的相互作用海洋環(huán)境97風(fēng)載荷是海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要控制載荷,抗風(fēng)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)安全的重要保證，風(fēng)對(duì)海浪、海流產(chǎn)生重要影響。風(fēng)的運(yùn)動(dòng)：風(fēng)是大氣中空氣的運(yùn)動(dòng)，空氣從氣壓高處流向氣壓低處，即在氣壓梯度力的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。風(fēng)的形成：地球表面存在溫度差異，大氣空氣的氣壓差使氣流發(fā)生流動(dòng)而形成風(fēng)，加上地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)帶。風(fēng)載荷：隨機(jī)性，通常用風(fēng)速譜描述。細(xì)長(zhǎng)、高聳結(jié)構(gòu)可能發(fā)生動(dòng)力放大效應(yīng)。風(fēng)速成分由10min長(zhǎng)周期和幾秒鐘的短周期脈動(dòng)風(fēng)組成，因此工程上平均風(fēng)速----靜力作用；脈動(dòng)風(fēng)----動(dòng)力作用。風(fēng)的特性風(fēng)載荷是海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要控制載荷,抗風(fēng)設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)安全的98風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；風(fēng)速：氣流前進(jìn)的速度；風(fēng)向：風(fēng)的來向，用16個(gè)方位表示(北,東北偏北,東北,東北偏東,東…)。風(fēng)玫瑰圖風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；99風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度風(fēng)向和風(fēng)力強(qiáng)度100

2009-2010年度渤海遼東灣三個(gè)海域的風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)結(jié)果JZ20-2、9-3、25-1S海域風(fēng)速、風(fēng)向變化

2009-2010年度渤海遼東灣三個(gè)海域的風(fēng)速、風(fēng)向監(jiān)測(cè)結(jié)101風(fēng)向總是隨季節(jié)和時(shí)日發(fā)生著改變，對(duì)結(jié)構(gòu)物受力有著不同的影響，用風(fēng)玫瑰圖來描述方向特性。風(fēng)的玫瑰圖又稱為風(fēng)向頻率圖或風(fēng)況圖，表示風(fēng)在各個(gè)方向的強(qiáng)弱和出現(xiàn)的次數(shù)。基于玫瑰圖可以確定常風(fēng)向（統(tǒng)計(jì)中風(fēng)速出現(xiàn)頻率最多的風(fēng)向），強(qiáng)風(fēng)（出現(xiàn)最大風(fēng)速的方向）風(fēng)力強(qiáng)度：風(fēng)的作用強(qiáng)度，用風(fēng)級(jí)表示，按風(fēng)速大小進(jìn)行分級(jí)；通常采用10m高處的風(fēng)速大小表示。風(fēng)力等級(jí)從無風(fēng)到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，共有18級(jí)。風(fēng)向總是隨季節(jié)和時(shí)日發(fā)生著改變，對(duì)結(jié)構(gòu)物受力有著不同的影響，102蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與風(fēng)帆的對(duì)應(yīng)關(guān)系提出,表示風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度.后來采用10m高處的風(fēng)速大小表示。0—17級(jí)：風(fēng)速0.0—60m/s(距地面10米處)7蒲氏風(fēng)級(jí)與風(fēng)速的換算公式:

其中V是風(fēng)速（m/s）,F是風(fēng)級(jí)0.2海洋環(huán)境因素分析蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與103風(fēng)速影響因素：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力，離心力和摩擦力的綜合作用。大氣壓強(qiáng)：大氣在重力作用下產(chǎn)生的對(duì)地面的大氣壓力。（1）地球各處的大氣壓力不同，形成大氣壓強(qiáng)場(chǎng)（氣壓場(chǎng)）（2）定義：?jiǎn)挝幻娣e上從某高度到大氣上界的垂直空氣柱的重量，1Pa=1N/m2（3）一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：溫度為0度時(shí)，位于緯度45的海平面的氣壓，該值為1013.25hPa，或760mm汞柱。（4）氣壓影響因素：緯度、溫度、高度等。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)風(fēng)速影響因素：氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力，離心力和摩擦力的綜合作104氣壓梯度力1、地表各處的大氣壓力分布不均勻，產(chǎn)生氣壓梯度力，推動(dòng)大氣水平流動(dòng)。2、氣壓梯度力表示為：G=-▽p/ρ，方向與等壓線垂直，由壓力高處指向壓力低處。3、大氣大尺度運(yùn)動(dòng)就是垂向近似滿足靜力平衡，做水平方向運(yùn)動(dòng)。4、氣壓梯度力是推動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)的主要作用力。5、相鄰區(qū)域的氣壓值相差很大時(shí)，氣壓圖上的等壓線表現(xiàn)密集，氣壓梯度陡，因而產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)氣壓梯度力大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)105地轉(zhuǎn)偏向力（科氏力，CoriolisForce）研究海水或者大氣的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須考慮地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，或稱為科氏效應(yīng)。由于地球繞軸自轉(zhuǎn)，在赤道處的地面便具有約464m/s自西向東的線速度，向兩極方向隨緯度的增高逐漸減小，在緯度30°處約為402m/s，60°處約為232m/s，兩極為零。假定有一物體從赤道沿經(jīng)圈向高緯（向南或者向北）運(yùn)動(dòng)，由于其在赤道具有的較大自西向東的線速度，因此，地面上的觀察者會(huì)看到，它的運(yùn)動(dòng)軌道不斷向東偏移。在從高緯向赤道方向運(yùn)動(dòng)的過程中，由于其保持在高緯處的較小的自西向東的線速度，因此其運(yùn)動(dòng)軌道不斷地偏向西。30.2海洋環(huán)境因素分析地轉(zhuǎn)偏向力（科氏力，CoriolisForce）30.2106地轉(zhuǎn)偏向力1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。2、科氏力f=2mvωsinφ，ω是地球自轉(zhuǎn)角速度，V是任一方向的速度，在北半球指向運(yùn)動(dòng)的右方，南半球指向左方。3、科氏力在大小上與物體運(yùn)動(dòng)的速度成正比，并隨緯度發(fā)生變化。4、北半球，在科氏力的作用下，北風(fēng)變成東北風(fēng)；南風(fēng)變成西南風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)偏向力大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)107大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)

北半球南半球大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)北半球108大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)109地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：1、風(fēng)在北半球向右轉(zhuǎn)，在南半球向左轉(zhuǎn)。此效應(yīng)在極地處最明顯，在赤道處則消失。2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。3、科里奧利效應(yīng)在極地最顯著，向赤道方向逐漸減弱直到消失在赤道處。這就是為什么臺(tái)風(fēng)只能形成在5緯度以上的地區(qū)，而通常不能形成于赤道附近。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：110地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：1、風(fēng)在北半球向右轉(zhuǎn)，在南半球向左轉(zhuǎn)。此效應(yīng)在極地處最明顯，在赤道處則消失。2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。3、科里奧利效應(yīng)在極地最顯著，向赤道方向逐漸減弱直到消失在赤道處。這就是為什么臺(tái)風(fēng)只能形成在5緯度以上的地區(qū)，而通常不能形成于赤道附近。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)風(fēng)的影響：111地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)其它物體的影響：1、影響任何一個(gè)環(huán)繞地表的遠(yuǎn)距離運(yùn)動(dòng)。例如，在一戰(zhàn)期間，德軍用他們引以自豪的射程為113千米的大炮轟擊巴黎時(shí)，懊惱地發(fā)現(xiàn)炮彈總是向右偏離目標(biāo)。2、對(duì)于近距離的運(yùn)動(dòng)，科里奧利力影響極小。從場(chǎng)地一邊把籃球拋到另一邊的運(yùn)動(dòng)員，考慮科里奧利力的影響而需要調(diào)整自己投球的偏移量為1.3厘米。當(dāng)你拔掉盥洗池的橡皮塞時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)水流并不是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)流走的，因?yàn)榭评飱W利力幾乎沒有足夠的時(shí)間來影響水這樣短距離的運(yùn)動(dòng)。地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)其它物體的影響：112影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)島以西洋面；橫向力FL是由于物體后部的空氣繞流產(chǎn)生分離，產(chǎn)生不對(duì)稱的旋渦，產(chǎn)生的左右不對(duì)稱流場(chǎng)引起空氣流動(dòng)方向垂直的橫向力。1、地表各處的大氣壓力分布不均勻，產(chǎn)生氣壓梯度力，推動(dòng)大氣水平流動(dòng)。當(dāng)結(jié)構(gòu)的自振頻率與旋渦的發(fā)放頻率接近時(shí)，共振現(xiàn)象發(fā)生。風(fēng)載荷計(jì)算高度影響系數(shù)Ch設(shè)計(jì)風(fēng)速計(jì)算(一般要求資料不小于15年)：2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。南半球則呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。風(fēng)在單位高度上的順風(fēng)力、橫向力和扭力矩分別表示為：風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)風(fēng)速越大，對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用壓力越大，風(fēng)速與風(fēng)壓之間存在關(guān)系為：（2）短周期成分—幾秒鐘；作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷北半球南半球重現(xiàn)期TR是指該設(shè)計(jì)風(fēng)速平均每隔TR年將出現(xiàn)一次,(即概率問題),重現(xiàn)期越長(zhǎng),設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就越高,成本也越高.最大風(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析1、其作用效果與大氣運(yùn)動(dòng)尺度成正比，在地球表面上做自由運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)方向偏離，但不改變其大小。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其頻率高，風(fēng)力強(qiáng)勁。從場(chǎng)地一邊把籃球拋到另一邊的運(yùn)動(dòng)員，考慮科里奧利力的影響而需要調(diào)整自己投球的偏移量為1.地轉(zhuǎn)偏向力價(jià)值應(yīng)用：定位風(fēng)暴19世紀(jì)比利時(shí)氣象學(xué)家白貝羅應(yīng)用科里奧利效應(yīng)找出一條規(guī)律，發(fā)現(xiàn)最近的風(fēng)暴：在北半球，當(dāng)你背風(fēng)而立，風(fēng)暴在你的左側(cè)；在南半球，則在你的右側(cè)。影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)113地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：水漩渦的形成當(dāng)向桶中注水時(shí)，水從注水點(diǎn)向四周流動(dòng)，北半球在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，漩渦呈逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。南半球則呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：114地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：2.車輛和行人靠右行A圖為靠左行，北半球車輛在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，都偏向道路中間，更容易與對(duì)面過來的車輛相撞，發(fā)生車禍的頻率會(huì)更高。B圖為靠右行，北半球車輛在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右偏，都偏向路邊，路邊是司機(jī)開車注意力的集中點(diǎn)，司機(jī)會(huì)不斷調(diào)整方向來保證行車安全。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：115地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：3.跑道上逆時(shí)針跑行人們總喜歡沿逆時(shí)針方向。A逆時(shí)針方向跑，地轉(zhuǎn)偏向力向外，身體傾斜產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的向心力，二力方向相反，更易平衡，過彎道不易跌倒。B順時(shí)針方向跑，地轉(zhuǎn)偏向力和身體傾斜產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)的向心力方向相同，不易平衡，過彎道處易跌倒。人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：116地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：3.機(jī)械設(shè)備順時(shí)針旋轉(zhuǎn)電扇、電機(jī)、柴油機(jī)、水輪機(jī)等都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。。在北半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，地轉(zhuǎn)偏向力指向軸心，由于向心作用，使機(jī)械設(shè)備更耐用、更牢固。而逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)地轉(zhuǎn)偏向力指向外，由于離心運(yùn)動(dòng)，機(jī)械設(shè)備易損壞，使用壽命縮短。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：117地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：4.其它臺(tái)風(fēng)北半球都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。河流的右岸總是被沖刷的，而左岸經(jīng)常有沙石堆積。火車在行走時(shí)，右軌磨損得總是比左軌要厲害一點(diǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力有關(guān)生活：118自由大氣運(yùn)動(dòng)離地面1-1.5km高度以上的大氣可以看成理想大氣，不考慮湍流摩擦力作用，運(yùn)動(dòng)可看作是自由大氣運(yùn)動(dòng)。在水平氣壓梯度力+科氏力的作用下，大氣運(yùn)動(dòng)形成地轉(zhuǎn)風(fēng)，若附加彎曲運(yùn)動(dòng)的離心力就形成梯度風(fēng)。（1）地轉(zhuǎn)風(fēng)：大氣運(yùn)動(dòng)的水平梯度力與科氏力達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)形成的穩(wěn)定空氣水平運(yùn)動(dòng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角速度，是所處緯度，是以緯距表示的相臨等壓線間的垂直距離，是對(duì)應(yīng)的兩等壓線間的氣壓差。注意：地轉(zhuǎn)風(fēng)近似在赤道不成立，因?yàn)樵撎幍目剖蠀?shù)為零。自由大氣運(yùn)動(dòng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角119大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)風(fēng)大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)地轉(zhuǎn)風(fēng)120（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存在彎曲，此時(shí)的氣流在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，這種水平氣壓梯度力、科氏力和離心力三者平衡運(yùn)動(dòng)下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。大氣壓強(qiáng)和大氣運(yùn)動(dòng)其中，空氣密度，地球自轉(zhuǎn)角速度，是所處緯度，是以緯距表示的相臨等壓線間的垂直距離，是對(duì)應(yīng)的兩等壓線間的氣壓差，是曲率半徑在北半球，梯度風(fēng)圍繞高壓中心作順時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，繞低壓中心作逆時(shí)針方向做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。低壓中心高壓中心（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存121梯度風(fēng)梯度風(fēng)1221、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；2、如果沒有地球的旋轉(zhuǎn)，風(fēng)將會(huì)從極地高壓吹向赤道低壓地區(qū)。規(guī)范規(guī)定風(fēng)壓計(jì)算公式：風(fēng)力是個(gè)矢量，風(fēng)速和風(fēng)向兩方面；臺(tái)風(fēng)風(fēng)速采用氣壓分布間接計(jì)算得到，距離臺(tái)風(fēng)中心處的風(fēng)速按中心低壓的梯度風(fēng)公式計(jì)算。電扇、電機(jī)、柴油機(jī)、水輪機(jī)等都是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)?；疖囋谛凶邥r(shí)，右軌磨損得總是比左軌要厲害一點(diǎn)。2、氣壓梯度力表示為：G=-▽p/ρ，方向與等壓線垂直，由壓力高處指向壓力低處。采用迎風(fēng)平面的阻力系數(shù)計(jì)算風(fēng)力。海洋工程類設(shè)計(jì)與建造規(guī)范風(fēng)載荷計(jì)算公式風(fēng)速計(jì)算與風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)4、北半球，在科氏力的作用下，北風(fēng)變成東北風(fēng)；1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷因此季風(fēng)也是中國(guó)海洋氣候的主要特征。主要集中于11月至次年2月。中規(guī)模風(fēng)系：季風(fēng),臺(tái)風(fēng)（5）脈動(dòng)風(fēng)—?jiǎng)恿π再|(zhì)—?jiǎng)恿碚撟畲箫L(fēng)速重現(xiàn)期的統(tǒng)計(jì)分析Ch：暴露在風(fēng)中的構(gòu)件的高度系數(shù)，其值可根據(jù)構(gòu)件幾何心距離設(shè)計(jì)水面的高度查表得到。風(fēng)的形成：地球表面存在溫度差異，大氣空氣的氣壓差使氣流發(fā)生流動(dòng)而形成風(fēng)，加上地球的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)帶。

大氣環(huán)流：是地球上最大規(guī)模的風(fēng)系，它的形成是由于高低緯間的大氣存在溫度差異而產(chǎn)生的流動(dòng)。季風(fēng)：是大規(guī)模盛行風(fēng)向隨冬、夏季節(jié)發(fā)生顯著交替轉(zhuǎn)換的風(fēng)系，其一般發(fā)生在沿海及其附近地區(qū)。冬季的海洋為低壓熱源，大陸為高壓冷源，導(dǎo)致地面大規(guī)模的盛行風(fēng)從大陸吹向海洋。在冬季，我國(guó)盛行西北季風(fēng)和東北季風(fēng)，氣候干冷，少雨。大陸現(xiàn)象，冬夏季節(jié)差異，時(shí)空尺度大。熱帶氣旋：是發(fā)生在熱帶海域洋面上的低壓氣旋性旋渦，北半球沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。臺(tái)風(fēng)：又稱颶風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、熱帶氣旋海陸風(fēng)：由海陸間溫差引起的海陸向氣流交替流向的小規(guī)模風(fēng)系，其與季風(fēng)有差異，局地現(xiàn)象，晝夜差異。3大氣運(yùn)動(dòng)模式1、對(duì)構(gòu)件剛性加固，增大尺度提高剛度；大氣環(huán)流：是地球上最12330.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析124海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件12530.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析12630.2海洋環(huán)境因素分析30.2海洋環(huán)境因素分析127

大規(guī)模風(fēng)系：緯度30o—東信風(fēng)；緯度30o~60o—偏西風(fēng)；緯度60o~90o—極地東風(fēng)。

中規(guī)模風(fēng)系：季風(fēng),臺(tái)風(fēng)

小規(guī)模風(fēng)系：海陸風(fēng)，山谷風(fēng)，龍卷風(fēng)3風(fēng)大氣運(yùn)動(dòng)模式大規(guī)模風(fēng)系：緯度30o—東信風(fēng)；3風(fēng)大氣運(yùn)動(dòng)模式128

中規(guī)模風(fēng)系：

大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，稱為季風(fēng)。季風(fēng)在冬季由大陸吹向海洋，在夏季由海洋吹向大陸。隨著風(fēng)向的轉(zhuǎn)變，天氣和氣候的特點(diǎn)也跟著發(fā)生變化。季風(fēng)的形成與多種因素有關(guān)，其中最主要的是由于海陸間的熱力差異。在夏季，大陸上氣溫比同緯度的海洋上氣溫高，大陸上氣壓比海洋上氣壓低，氣壓梯度由海洋指向大陸，所以氣流分布是從海洋流向大陸的，形成夏季風(fēng)；冬季則相反，氣流分布是由大陸流向海洋，形成冬季風(fēng)。

0.2海洋環(huán)境因素分析中規(guī)模風(fēng)系：大范圍地區(qū)的盛行風(fēng)隨季節(jié)而有顯著改變的現(xiàn)象，129

世界上季風(fēng)區(qū)域分布甚廣．而東亞是世界最著名的季風(fēng)區(qū)。因此季風(fēng)也是中國(guó)海洋氣候的主要特征。由于大陸和海洋熱容量的不同，冬季在嚴(yán)寒的亞洲內(nèi)陸形成高氣壓帶，溫暖的海洋形成低壓區(qū)，所以冬季盛行偏北風(fēng)。而夏季正好相反，高溫的大陸內(nèi)部形成低壓區(qū)，涼爽的海洋上形成高壓區(qū)，故盛行南風(fēng)。0.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析130冬季是我國(guó)季風(fēng)最強(qiáng)的季節(jié)。冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其頻率高，風(fēng)力強(qiáng)勁。寒潮是巨大的高壓冷氣團(tuán)南侵，造成急劇降溫，且伴有霜凍、大風(fēng)現(xiàn)象的天氣過程。主要集中于11月至次年2月。寒潮有效穩(wěn)定的路徑，它們主要發(fā)源于北極，途經(jīng)西伯利亞，并在那里得到加強(qiáng)，然后進(jìn)入我國(guó)。夏季的季風(fēng)，其氣流來源，一是太平洋熱帶高壓海洋氣團(tuán)，二是印度赤道海洋氣團(tuán)。前者主要控制東海，后者主要影響南海。0.2海洋環(huán)境因素分析冬季是我國(guó)季風(fēng)最強(qiáng)的季節(jié)。冬季風(fēng)起源地蒙古高原的偏北氣流，其131熱帶氣旋在我國(guó)又稱臺(tái)風(fēng)，在美洲通常稱颶風(fēng)。它是發(fā)生在熱帶海洋上的具有很大破壞性的低壓渦旋。影響我國(guó)海域的臺(tái)風(fēng)發(fā)源地主要有兩個(gè)區(qū)域：一個(gè)在菲律賓以東、關(guān)島以西洋面；另一個(gè)在南海中部海域。全球每年平均大約有80個(gè)熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可以發(fā)展成臺(tái)風(fēng)，臺(tái)風(fēng)集中發(fā)生在西北太平洋、孟加拉灣、東北太平洋、西北大西洋、阿拉伯海、南印度洋、西南太平洋和澳大利亞西北海域等8個(gè)地區(qū)。西太平洋是全球熱帶氣旋發(fā)生最多的地區(qū)，約占全球總數(shù)的三分之一。熱帶氣旋的多發(fā)地帶集中在5°～10°緯度帶內(nèi)，而南北半球緯度5°以內(nèi)幾乎沒有熱帶氣旋發(fā)生。0.2海洋環(huán)境因素分析熱帶氣旋在我國(guó)又稱臺(tái)風(fēng)，在美洲通常稱颶風(fēng)。它是發(fā)生在熱帶海洋132人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。蒲氏風(fēng)級(jí)(BeaufortWindScale)：從風(fēng)與風(fēng)帆的對(duì)應(yīng)關(guān)系提出,表示風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)物的影響程度.（2）梯度風(fēng)：實(shí)際的自由大氣運(yùn)動(dòng)存在彎曲的氣壓系統(tǒng)，等壓線存在彎曲，此時(shí)的氣流在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生離心力，這種水平氣壓梯度力、科氏力和離心力三者平衡運(yùn)動(dòng)下的空氣水平運(yùn)動(dòng)就是梯度風(fēng)。橫向力FL是由于物體后部的空氣繞流產(chǎn)生分離，產(chǎn)生不對(duì)稱的旋渦，產(chǎn)生的左右不對(duì)稱流場(chǎng)引起空氣流動(dòng)方向垂直的橫向力。平均風(fēng)速的大小與計(jì)算所用的時(shí)距密切相關(guān)，采用不同的時(shí)距得到的平均風(fēng)速不同。25hPa，或760mm汞柱。5s，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力效應(yīng)比較敏感，需要考慮風(fēng)載荷動(dòng)力效應(yīng)，可在計(jì)算中考慮加入風(fēng)振系數(shù)：臺(tái)風(fēng)：又稱颶風(fēng)、熱帶風(fēng)暴、熱帶氣旋風(fēng)的玫瑰圖又稱為風(fēng)向頻率圖或風(fēng)況圖，表示風(fēng)在各個(gè)方向的強(qiáng)弱和出現(xiàn)的次數(shù)。臺(tái)風(fēng)是熱帶海域的大規(guī)模低壓氣旋,風(fēng)速大、范圍廣，實(shí)測(cè)資料的獲得很困難，臺(tái)風(fēng)風(fēng)速主要由臺(tái)風(fēng)氣壓場(chǎng)計(jì)算得到。風(fēng)速越大，對(duì)結(jié)構(gòu)物的作用壓力越大，風(fēng)速與風(fēng)壓之間存在關(guān)系為：在水平氣壓梯度力+科氏力的作用下，大氣運(yùn)動(dòng)形成地轉(zhuǎn)風(fēng)，若附加彎曲運(yùn)動(dòng)的離心力就形成梯度風(fēng)。人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一習(xí)慣，所以哪怕到了南半球，人們還是習(xí)慣于這樣的行為。研究海水或者大氣的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須考慮地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)，或稱為科氏效應(yīng)。風(fēng)速與其近地面的距離成正比，越近風(fēng)速越??；小規(guī)模風(fēng)系：海陸風(fēng)，山谷風(fēng)，龍卷風(fēng)備注：P=1%，N=26時(shí)，λPN=3.人們總喜歡沿逆時(shí)針方向。1作用在結(jié)構(gòu)物上的風(fēng)載荷其中，為距地面高度z的風(fēng)速與地面基準(zhǔn)高度為10米的風(fēng)速之比，m取決于地面形狀。0.2海洋環(huán)境因素分析人類的發(fā)源地都在北半球，人們長(zhǎng)期受地轉(zhuǎn)偏向力的影響形成了這一133海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件134海洋工程環(huán)境學(xué)風(fēng)載荷(最新版)課件135按世界氣象組織的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為四類：熱帶低壓(中心最大風(fēng)速10.8—17.1米／秒，相當(dāng)于6—7級(jí)風(fēng))熱帶風(fēng)暴(中心最大風(fēng)速17.2—24.4米／秒，相當(dāng)于8—9級(jí)風(fēng))強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(中心最大風(fēng)速24.5—32.6米／秒，相當(dāng)于10一11級(jí)風(fēng))臺(tái)風(fēng)(中心最大風(fēng)速＞32.7米／秒以上，相當(dāng)于12級(jí)風(fēng)以上)。按世界氣象組織的標(biāo)準(zhǔn)可劃分為四類：136臺(tái)風(fēng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，低層有強(qiáng)烈的流入，高層有強(qiáng)烈的流出，并有極強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。地面是氣旋式輻合流場(chǎng)，氣流從四周以螺旋曲線的形式流向臺(tái)風(fēng)中心區(qū)。臺(tái)風(fēng)天氣表現(xiàn)為大風(fēng)、暴雨、狂浪和風(fēng)暴潮。0.2海洋環(huán)境因素分析臺(tái)風(fēng)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的氣旋性環(huán)流，低層有強(qiáng)烈的流入，高層有強(qiáng)烈的流1370.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析1380.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析139北半球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)的熱帶氣旋北半球逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)的熱帶氣旋1400.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析1410.2海洋環(huán)境因素分析0.2海洋環(huán)境因素分析1