荷載與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)荷載PPT課件

1、第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)第1頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)建筑物模型建筑物模型第2頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)橋梁模型橋梁模型第3頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)冷卻塔模型冷卻塔模型第4頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)建筑模型風(fēng)洞試驗(yàn)建筑模型風(fēng)洞試驗(yàn)第5頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)側(cè)風(fēng)面迎

2、風(fēng)面背風(fēng)面?zhèn)蕊L(fēng)面+-建筑物表面風(fēng)流示意 風(fēng)壓在房屋平面上的分布u建筑物周?chē)鷼饬髁鲃?dòng)及風(fēng)壓分布 氣流碰撞和分離，表面風(fēng)壓分布不均勻。迎風(fēng)面產(chǎn)生壓力，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面由于旋渦作用呈現(xiàn)吸力。迎風(fēng)面中部的正壓較大，側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面角部的負(fù)壓最大。第6頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)駐渦區(qū)停滯點(diǎn)旋渦區(qū)尾流區(qū)u單體建筑物立面流線 迎風(fēng)面大約2/3高度處存在氣流停滯點(diǎn)（正壓最大）；緊靠地面處形成水平滾動(dòng)的駐渦區(qū)，建筑物的背風(fēng)面，存在背風(fēng)渦旋區(qū)（背風(fēng)面出現(xiàn)負(fù)壓）；背風(fēng)渦旋區(qū)以外是尾流區(qū)。第7頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型

3、系數(shù)u單體建筑物平面流線 迎風(fēng)轉(zhuǎn)角處氣流分離，建筑物背后存在一對(duì)近尾回流，尾渦區(qū)的形狀和近尾回流的分布取決于分離流線邊緣的氣流速度及結(jié)構(gòu)物截面形狀。第8頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)22220vppvpCiipiu風(fēng)荷載體型系數(shù)的試驗(yàn)確定風(fēng)壓力系數(shù)：測(cè)得建筑物表面上任一點(diǎn)的凈風(fēng)壓力，再將此壓力除以建筑物前方來(lái)流風(fēng)壓，即得該測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓力系數(shù)。式中 Cpi第i測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓力系數(shù)； p0i第i測(cè)點(diǎn)凈風(fēng)壓力； pi第i測(cè)點(diǎn)風(fēng)壓值； p上游遠(yuǎn)前方參考高度處?kù)o壓力值；V 參考高度平均風(fēng)速，為10m高度處的，也可采用建筑物頂部高度處的平均風(fēng)速或梯度風(fēng)高度處平均風(fēng)

4、速，但需換算； 空氣質(zhì)量密度。第9頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)測(cè)點(diǎn)測(cè)點(diǎn)第10頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)AACniipis1風(fēng)荷載體型系數(shù)：同一面上各測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓分布是不均勻的，通常采用面上各測(cè)點(diǎn)的加權(quán)平均風(fēng)壓系數(shù)，得到表面風(fēng)荷載體型系數(shù)。式中 n測(cè)點(diǎn)數(shù)；Cpi建筑物某表面上第i測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓系數(shù)；Aii測(cè)點(diǎn)所屬的面積；A該面的全面積。第11頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)s15-0.603060+0.8+0.8-0.5-0.5s中間值按插入法計(jì)算+

5、0.8-0.5-0.7-0.7示意：雙坡屋面建筑的風(fēng)載體型系數(shù)。正值代表風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力；負(fù)值代表風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生吸力。荷載規(guī)范列出了結(jié)構(gòu)物風(fēng)荷載體型系數(shù)（見(jiàn)附錄四），當(dāng)結(jié)構(gòu)物與表中的體型類(lèi)同時(shí)可參考取用，若不符或重要且體型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)物，應(yīng)由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。第12頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù) 體型復(fù)雜的紀(jì)念性構(gòu)筑物，必須采用風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)確定構(gòu)筑物的風(fēng)荷載。第13頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)第14頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)二、群體風(fēng)壓體型系數(shù) 當(dāng)建

6、筑群，尤其是高層建筑群，房屋相互間距較近時(shí)，由于尾流作用引起風(fēng)壓相互干擾，而對(duì)建筑物產(chǎn)生動(dòng)力增大效應(yīng)，使得房屋某些部位的局部風(fēng)壓顯著增大。第15頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)解決方法：可將單體建筑物的體型系數(shù)乘以增大系數(shù)加以考慮。u布置不規(guī)則：增大系數(shù)通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確定；u布置規(guī)則（高差不超過(guò)30）：增大系數(shù)可根據(jù)相鄰建筑物之間的距離L與建筑物迎風(fēng)面寬度B的比值、來(lái)流風(fēng)向與相鄰建筑物平面形心之間連線的夾角，以及地面粗糙度類(lèi)別確定：第16頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)BBL來(lái)流風(fēng)向（1）當(dāng)L/B7.

7、5時(shí)，增大系數(shù)取1.0；（2）當(dāng)L/B3.5時(shí)，順風(fēng)向增大系數(shù)及L/B2.25時(shí)橫風(fēng)向增大系數(shù)按表4.6取值；（3）L/B為中間值時(shí)，增大系數(shù)按線性插值確定。第17頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù) 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在群體建筑物、構(gòu)筑物布置上，拉開(kāi)距離，避免尾流作用引起風(fēng)壓相互干擾.第18頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第三節(jié)第三節(jié) 風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)三、局部風(fēng)壓體型系數(shù)問(wèn)題提出：風(fēng)載體型系數(shù)是整個(gè)受風(fēng)面的風(fēng)壓平均值，不適用于局部范圍的風(fēng)壓，如建筑轉(zhuǎn)角處和檐口、陽(yáng)臺(tái)等部位。處理方法：局部圍護(hù)構(gòu)件的強(qiáng)度采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)。（1）建筑物外表面

8、正壓區(qū)按附錄四風(fēng)荷載體型系數(shù)采用；（2）外表面負(fù)壓區(qū)，對(duì)墻面取-1.0；對(duì)墻角邊取-1.8；對(duì)屋面局部部位（周邊和屋面坡度大小10的屋脊部位）取-2.2；對(duì)檐口、雨蓬、遮陽(yáng)板等突出構(gòu)件取-2.0；（3）對(duì)于封閉式建筑物的內(nèi)表面，按外表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或+0.2。第19頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振u風(fēng)速特點(diǎn)風(fēng)速存在兩種成分：（1）長(zhǎng)周期部分，其周期通常在10分鐘以上，稱(chēng)為平均風(fēng)。（2）短周期部分，其周期只有幾秒至幾十秒，稱(chēng)為脈動(dòng)風(fēng)。第20頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振u風(fēng)荷載作用性質(zhì)平均風(fēng)其作用效應(yīng)與

9、靜力相近，認(rèn)為其作用性質(zhì)相當(dāng)于靜力（穩(wěn)定風(fēng)載）；脈動(dòng)風(fēng)其與結(jié)構(gòu)物自振周期較為接近，作用性質(zhì)完全是動(dòng)力的，應(yīng)按照隨機(jī)動(dòng)力荷載來(lái)考慮（脈動(dòng)風(fēng)載）。第21頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)力順風(fēng)向風(fēng)力橫風(fēng)向風(fēng)力橫風(fēng)向風(fēng)力扭風(fēng)力矩扭風(fēng)力矩u結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)水平流動(dòng)的氣流作用下，在結(jié)構(gòu)表面產(chǎn)生風(fēng)壓，將表面風(fēng)壓沿表面積分，將得到三種力的成分：第22頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振一、風(fēng)振系數(shù) 平均風(fēng)以靜力荷載反映，脈動(dòng)風(fēng)為隨機(jī)動(dòng)力荷載（結(jié)構(gòu)物可能產(chǎn)生動(dòng)力響應(yīng)），目前采用靜力計(jì)算方法，即將脈動(dòng)風(fēng)載轉(zhuǎn)化為靜力風(fēng)載施加于結(jié)構(gòu)物，按靜

10、力方法求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移。u結(jié)構(gòu)物風(fēng)振的影響一般建筑（低層或多層）： 自振周期小于風(fēng)壓脈動(dòng)的周期，可以不考慮風(fēng)振影響。第23頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振高聳構(gòu)筑物和高層建筑等柔性結(jié)構(gòu)： 荷載規(guī)范規(guī)定：（1）對(duì)于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋；（2）基本自振周期T1大于0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)以及大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)； 均應(yīng)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的順風(fēng)向風(fēng)振。第24頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振 脈動(dòng)風(fēng)是一種隨機(jī)動(dòng)力作用，其對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用效應(yīng)需采用隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行分析。 對(duì)于一般高聳結(jié)構(gòu)及高層建筑，第一振型

11、起到控制作用，求出的風(fēng)壓值上大下小，大致呈梯形分布，均大于靜風(fēng)壓力。10m10m10m10m10m10m10m10m10m10mwk10k9wwk9wk8wk6wk5wk4wk3wk2wk1規(guī)范思路：1.將梯形化為連續(xù)分布的矩形；2.分段求風(fēng)振系數(shù)，將效應(yīng)放大。第25頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振zzz1荷載規(guī)范:結(jié)構(gòu)在z高度處的風(fēng)振系數(shù) z可按下式計(jì)算：式中 脈動(dòng)增大系數(shù)； 脈動(dòng)影響系數(shù)； z振型系數(shù)； z風(fēng)壓高度變化系數(shù)。理論分析表明：對(duì)于一般懸臂型結(jié)構(gòu)，例如框架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu)，以及高度大于30m，高寬比大于1.5且可忽略扭轉(zhuǎn)影響的高柔建筑

12、，均可僅考慮結(jié)構(gòu)第一振型影響，通過(guò)風(fēng)振系數(shù)來(lái)考慮風(fēng)壓脈動(dòng)的影響。第26頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振3/422)1 (6/1xx210/30Twx 二、脈動(dòng)增大系數(shù)由隨機(jī)振動(dòng)理論導(dǎo)出（達(dá)文波特水平風(fēng)速譜密度公式）：式中 結(jié)構(gòu)的阻尼比，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)取0.01，對(duì)有墻體材料填充的房屋鋼結(jié)構(gòu)取0.02，對(duì)鋼筋混凝土及磚石砌體結(jié)構(gòu)取0.05； w0考慮當(dāng)?shù)氐孛娲植诙群蟮幕撅L(fēng)壓； T1結(jié)構(gòu)的基本自振周期。第27頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振w0T12 (kNs2/m2)0.010.020.040.060.080.100.2

13、00.400.600.801.002.004.006.008.0010.020.030.0鋼結(jié)構(gòu)1.471.571.691.771.831.882.042.242.362.462.532.803.093.283.423.543.914.14有填充墻的房屋鋼結(jié)構(gòu)1.261.321.391.441.471.501.611.731.811.881.932.102.302.432.522.602.853.01混凝土及砌體結(jié)構(gòu)1.111.141.171.191.211.231.281.341.381.421.441.541.651.721.771.821.962.06注意：設(shè)計(jì)時(shí)可查表，計(jì)算w0T12時(shí)

14、，對(duì)B類(lèi)地區(qū)直接代入基本風(fēng)壓，對(duì)A類(lèi)、C類(lèi)和D類(lèi)地區(qū)應(yīng)按當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓分別乘以1.38、0.62和0.32后代入。三、結(jié)構(gòu)振型系數(shù) 順風(fēng)向響應(yīng)可僅考慮第一振型影響，采用近似公式或查表確定結(jié)構(gòu)的第一振型系數(shù)。表4.74.7 脈動(dòng)增大系數(shù) 第28頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振44322346HzHzHzz7 . 0)(4tanHzzu高聳構(gòu)筑物（按彎曲型考慮）：u以剪力墻的工作為主的高層建筑結(jié)構(gòu)（按彎剪型考慮）：u懸臂型高聳結(jié)構(gòu)的截面沿高度按連續(xù)規(guī)律變化時(shí)，可根據(jù)結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面頂部寬度BH與底部寬度B0的比值，按表4.8確定第1振型系數(shù)。第29頁(yè)/共95頁(yè)第四

15、章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振表4.8 截面沿高度規(guī)律變化的高聳結(jié)構(gòu)第1振型系數(shù)相對(duì)高度z/H高聳結(jié)構(gòu)BH/B01.00.80.60.40.20.10.020.020.010.010.010.20.060.060.050.040.030.30.140.120.110.090.070.40.230.210.190.160.130.50.340.320.290.260.210.60.460.440.410.370.310.70.590.570.550.510.450.80.790.710.690.660.610.90.860.860.850.830.801.01.001.

16、001.001.001.00第30頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振H02zH0fddzzvzz四、脈動(dòng)影響系數(shù)反映風(fēng)壓脈動(dòng)相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，由公式確定：式中 z結(jié)構(gòu)振型系數(shù)； z風(fēng)壓高度變化系數(shù)； H結(jié)構(gòu)高度。 第31頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振p風(fēng)壓空間相關(guān)系數(shù) ：考慮風(fēng)壓脈動(dòng)空間相關(guān)性的折算系數(shù)，主要與受風(fēng)面上兩點(diǎn)的距離有關(guān)，隨兩點(diǎn)間距離的增大迅速減小，呈指數(shù)衰減規(guī)律。p脈動(dòng)系數(shù) f：脈動(dòng)風(fēng)壓與平均風(fēng)壓之比，脈動(dòng)系數(shù)隨高度增加而減小。)10(355 . 0)16. 0(8 . 1fz式中 地面粗糙度指數(shù)，

17、為A、B、C及D四類(lèi)地貌。第32頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振u荷載規(guī)范給出了脈動(dòng)影響系數(shù)表格，供設(shè)計(jì)時(shí)查用。（1）結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度較小的情況 迎風(fēng)面寬度遠(yuǎn)小于其高度情況（如高聳結(jié)構(gòu)等），若外形、質(zhì)量沿高度比較均勻，脈動(dòng)影響系數(shù)可按表4.9采用。表4.9 脈動(dòng)影響系數(shù) 總高度H(m)102030405060708090100150200250300350400450粗糙度類(lèi)別ABCD0.780.720.640.530.830.790.730.650.860.830.780.720.870.850.820.770.880.870.850.810.890.8

18、80.870.840.890.890.880.870.890.890.900.890.890.900.910.910.890.900.910.920.870.890.930.970.840.880.931.000.820.860.921.010.790.840.911.010.790.830.901.010.790.830.891.000.790.830.911.00第33頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振 當(dāng)迎風(fēng)面和側(cè)風(fēng)面的寬度沿高度按直線或接近直線規(guī)律變化，而質(zhì)量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化時(shí)，表4.9中的脈動(dòng)影響系數(shù)應(yīng)再乘以修正系數(shù)q qB和q qv 。 表

19、4.10 修正系數(shù)q qvBH/B010.90.80.70.60.50.40.30.20.1qv1.001.101.201.321.501.752.082.533.305.60lq qB為構(gòu)筑物迎風(fēng)面在z高度處的寬度Bz與底部寬度B0的比值；lq qv按表4.10確定。第34頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振（2）結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面寬度較大的情況 迎風(fēng)面寬度較大情況（如高層建筑等），應(yīng)考慮迎風(fēng)面寬度方向風(fēng)壓空間相關(guān)性的情況，若外形、質(zhì)量沿高度比較均勻，脈動(dòng)影響系數(shù)可根據(jù)結(jié)構(gòu)總高度H及其與迎風(fēng)面寬度B的比值，按表4.11采用。第35頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)

20、荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振表4.11 脈動(dòng)影響系數(shù) H/B粗糙度類(lèi)別總 高 度 H (m)30501001502002503003500.5ABCD0.440.420.400.360.420.410.400.370.330.330.340.340.270.280.290.300.240.250.270.270.210.220.230.250.190.200.220.240.170.180.200.221.0ABCD0.480.460.430.390.470.460.440.420.410.420.420.420.350.360.370.380.310.360.340.360.270

21、.290.310.330.260.270.290.320.240.260.280.312.0ABCD0.500.480.450.410.510.500.490.460.460.470.480.480.420.420.440.460.380.400.420.460.350.360.380.440.330.350.380.420.310.330.360.393.0ABCD0.530.510.480.430.510.500.490.460.490.490.490.490.420.460.480.490.410.430.460.480.380.400.430.470.380.400.430.460.3

22、60.380.410.455.0ABCD0.520.500.470.430.530.530.500.480.510.520.520.520.490.500.520.530.460.480.500.530.440.450.480.520.420.440.470.510.390.420.450.508.0ABCD0.530.510.480.430.540.530.510.480.530.540.540.540.510.520.530.530.480.500.520.550.460.490.520.550.430.460.500.540.420.440.480.53第36頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)

23、荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振HT)013. 0007. 0(1五、結(jié)構(gòu)基本周期經(jīng)驗(yàn)公式（1） 高聳結(jié)構(gòu)一般情況下的鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：式中 H結(jié)構(gòu)物總高。l 鋼結(jié)構(gòu)剛度小，結(jié)構(gòu)自振周期長(zhǎng)，可取高值；l 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較大，結(jié)構(gòu)自振周期短，可取低值。第37頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振nT)15. 010. 0(1nT)10. 005. 0(1（2） 高層建筑u一般情況：鋼結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)式中 n建筑層數(shù)。第38頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振32311053. 025. 0BHT31

24、03. 003. 0BHTu具體結(jié)構(gòu)：鋼筋混凝土框架和框剪結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)式中 H房屋總高度（m）；B房屋寬度（m）。第39頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振)21 (f kgz六、陣風(fēng)系數(shù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)在平均風(fēng)的基礎(chǔ)上乘以陣風(fēng)系數(shù)。式中 f脈動(dòng)系數(shù)； k地面粗糙度調(diào)整系數(shù)，對(duì)A、B、C、D四種類(lèi)型，分別取0.92、0.89、0.85、0.80。荷載規(guī)范規(guī)定：計(jì)算直接承受風(fēng)壓的幕墻構(gòu)件（包括門(mén)窗）風(fēng)荷載時(shí)的陣風(fēng)系數(shù)應(yīng)按表4.12采用。對(duì)其他屋面、墻面構(gòu)件陣風(fēng)系數(shù)取1.0。第40頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振表4

25、.12 陣風(fēng)系數(shù) gz 離地面高度(m)510152030405060708090100150200250300地面粗糙度類(lèi)別A1.691.631.601.581.541.521.511.491.481.471.471.461.431.421.401.39B1.881.781.721.691.641.601.581.561.541.531.521.511.471.441.421.41C2.302.101.991.921.831.771.731.691.661.641.621.601.541.501.461.44D3.212.762.542.392.212.092.011.941.891.851

26、.811.781.671.601.551.51第41頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第四節(jié)第四節(jié) 順風(fēng)向風(fēng)振順風(fēng)向風(fēng)振0wwzszk01wwzsgzk七、順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 按基本風(fēng)壓w0、風(fēng)壓高度變化系數(shù) z、風(fēng)荷載體型系數(shù) s 、風(fēng)振系數(shù) z、陣風(fēng)系數(shù) gz、局部風(fēng)壓體型系數(shù) s1 ，即可計(jì)算垂直于建筑物表面上的順風(fēng)向荷載標(biāo)準(zhǔn)值。（1）當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：（2）當(dāng)計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：第42頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振一、橫風(fēng)向風(fēng)振（一）橫風(fēng)向風(fēng)振機(jī)理高層建筑、高聳塔架、煙囪等結(jié)構(gòu)物橫風(fēng)向風(fēng)作用引起的結(jié)構(gòu)共振會(huì)產(chǎn)

27、生很大的動(dòng)力效應(yīng)，對(duì)設(shè)計(jì)起著控制作用。引起橫風(fēng)向風(fēng)振的主要原因：l 尾流激勵(lì)（旋渦脫落）引起的橫風(fēng)向振動(dòng)l 橫風(fēng)向風(fēng)湍流（側(cè)向脈動(dòng)風(fēng)）引起橫風(fēng)向振動(dòng)l 結(jié)構(gòu)質(zhì)心與剛心不重合，順風(fēng)向與扭轉(zhuǎn)動(dòng)力風(fēng)荷載引起結(jié)構(gòu)的橫風(fēng)向振動(dòng)第43頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振u大部分結(jié)構(gòu)物橫風(fēng)向風(fēng)振的主要原因是尾流激勵(lì)。 由于結(jié)構(gòu)物的風(fēng)流場(chǎng)是一種鈍體繞流，當(dāng)氣流繞過(guò)結(jié)構(gòu)物后會(huì)發(fā)生旋渦脫落，脫落處形成旋轉(zhuǎn)方向相反的兩列旋渦。如果旋渦的脫落呈對(duì)稱(chēng)穩(wěn)定狀態(tài)，那么就不會(huì)引起橫風(fēng)向風(fēng)力，如果旋渦脫落呈無(wú)規(guī)則狀態(tài)或周期性不對(duì)稱(chēng)脫落，那么就會(huì)在橫風(fēng)向產(chǎn)生橫風(fēng)向風(fēng)力，引起結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向振動(dòng)。第4

28、4頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振DvvDDDvDv222)(Re（二）雷諾數(shù) 橫風(fēng)向風(fēng)振與結(jié)構(gòu)截面形狀及雷諾數(shù)有關(guān)。雷諾數(shù)相同則流體動(dòng)力相似，雷諾數(shù)Re為：式中 空氣密度(kg/m3)；v計(jì)算高度處風(fēng)速（m/s）；D結(jié)構(gòu)截面的直徑（m）； 空氣粘性系數(shù)； 運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)， = / 。第45頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振（三）圓柱體流場(chǎng)Re1：流動(dòng)將附著在圓柱體表面，即流動(dòng)不分離；5Re40：流動(dòng)分離，分離點(diǎn)靠截面中心前緣，分離流線內(nèi)有兩個(gè)穩(wěn)定的旋渦；Re3.0105：分離出的旋渦將交替脫落，向下游流動(dòng)形成渦列，若

29、旋渦脫落頻率接近結(jié)構(gòu)橫向自振頻率時(shí)引起結(jié)構(gòu)渦激共振，即產(chǎn)生橫向風(fēng)振；3.0105Re3.5106：尾流在分離后十分紊亂，出現(xiàn)比較隨機(jī)的旋渦脫落，沒(méi)有明顯的周期；第46頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振（a）5Re40（b）40Re3.0105（c）3.0105Re3.5106（d）Re3.5106Re3.5106：又呈現(xiàn)了有規(guī)律的旋渦脫落，若旋渦脫落頻率與結(jié)構(gòu)自振頻率接近，結(jié)構(gòu)將發(fā)生強(qiáng)風(fēng)共振。第47頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振DvSntsvTDSstu旋渦周期性脫落現(xiàn)象用一個(gè)無(wú)量綱參數(shù)來(lái)描述（斯脫羅哈數(shù)），表示為

30、：式中 St斯脫羅哈數(shù)（圓形截面結(jié)構(gòu)物為0.180.2）；Ts、ns旋渦脫落一個(gè)完整周期或頻率；v來(lái)流平均速度(m/s)。第48頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振二、渦激共振（一）鎖定現(xiàn)象u鎖定旋渦脫落頻率隨風(fēng)速發(fā)生變化，當(dāng)其接近結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向自振頻率時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生渦激共振，若風(fēng)速增大，旋渦脫落頻率不變，與結(jié)構(gòu)自振頻率保持一致的現(xiàn)象。鎖定后，只有當(dāng)風(fēng)速大于結(jié)構(gòu)共振風(fēng)速約1.3倍時(shí)，旋渦脫落頻率才開(kāi)始變化。第49頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振jtjTDSTDv5cr（二）共振區(qū)高度u臨界風(fēng)速渦激共振發(fā)生的初始風(fēng)速。式中 S

31、t斯脫羅哈數(shù)，對(duì)圓截面結(jié)構(gòu)取0.2； Tj結(jié)構(gòu)第j振型自振周期。u圓柱體結(jié)構(gòu)，沿高度方向?。?.01.3）vcr的區(qū)域?yàn)殒i定區(qū)，即共振區(qū)。第50頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振共振區(qū)起點(diǎn)高度H1的風(fēng)速應(yīng)為臨界風(fēng)速vcr，由風(fēng)剖面指數(shù)變化規(guī)律有：u共振區(qū)的確定：)10(10crHvv/10cr1)(10vvH 式中 H結(jié)構(gòu)總高度（m）； v0標(biāo)準(zhǔn)參考高度處風(fēng)速（m/s）。第51頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振對(duì)應(yīng)于風(fēng)速1.3vcr的高度H2，同樣導(dǎo)出：/10cr2)3 . 1(10vvH H2值有可能大于結(jié)構(gòu)總高度H

32、，也有可能小于結(jié)構(gòu)總高度H，實(shí)際工程一般均取H2=H，即共振區(qū)范圍為（H - H1）。第52頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振三、橫風(fēng)向風(fēng)振驗(yàn)算06版荷載規(guī)范：對(duì)圓形截面的結(jié)構(gòu)，應(yīng)按下列規(guī)定對(duì)不同雷諾數(shù)Re的情況進(jìn)行橫風(fēng)向風(fēng)振(旋渦脫落)的校核：（1）當(dāng)Re3.0105且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vH大于vcr時(shí)，可發(fā)生亞臨界的微風(fēng)共振。此時(shí)，可在構(gòu)造上采取防振措施，或控制結(jié)構(gòu)的臨界風(fēng)速vcr不小于15m/s。u根據(jù)雷諾數(shù)Re的大小劃分為三個(gè)臨界范圍進(jìn)行驗(yàn)算第53頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振（2）當(dāng)雷諾數(shù)為3105Re3.51

33、06時(shí)，則發(fā)生超臨界范圍的風(fēng)振，可不作處理。旋渦脫落沒(méi)有明顯周期，結(jié)構(gòu)的橫向振動(dòng)呈現(xiàn)隨機(jī)特征，不會(huì)產(chǎn)生共振響應(yīng)，且風(fēng)速也不是很大，工程上一般不考慮。（3）當(dāng)Re3.5106且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vH的1.2倍大于vcr時(shí)，可發(fā)生跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振，此時(shí)應(yīng)考慮橫風(fēng)向風(fēng)荷載引起的共振效應(yīng)。出現(xiàn)規(guī)則的周期性旋渦脫落，一旦與結(jié)構(gòu)自振頻率接近，結(jié)構(gòu)將發(fā)生強(qiáng)烈渦激共振，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損壞，必須進(jìn)行橫向風(fēng)振驗(yàn)算。第54頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振tiSTDvcr0H2000wvH臨界風(fēng)速 vcr和結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速 vH可按下列公式確定：式中Ti結(jié)構(gòu)第i振型的自振周期，驗(yàn)算亞臨界

34、微風(fēng)共振時(shí)取基本自振周期T1；St斯脫羅哈數(shù)，對(duì)圓截面結(jié)構(gòu)取0.2； H 結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0基本風(fēng)壓（kN/m2）； 空氣密度（kg/m3）。第55頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振)kN/m(12800/2zj2crczjjjvw跨臨界強(qiáng)風(fēng)共振引起在z高處振型j的等效風(fēng)荷載可由下列公式確定：式中 j計(jì)算系數(shù)，按表4.15采用； zj在z高處結(jié)構(gòu)的j振型系數(shù)，由計(jì)算確定或參考表4.16確定； j第j振型的阻尼比；對(duì)第1振型，鋼結(jié)構(gòu)取0.01，房屋鋼結(jié)構(gòu)取0.02，混凝土結(jié)構(gòu)取0.05；對(duì)高振型阻尼比，若無(wú)實(shí)測(cè)資料，可近似按第1振型的值取用。第5

35、6頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振表4.15 j 計(jì)算用表 結(jié)構(gòu)類(lèi)型振型序號(hào)H1/H00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0高聳結(jié)構(gòu)12341.560.830.520.301.550.820.480.331.540.760.320.021.490.600.06-0.201.420.37-0.19-0.231.310.09-0.300.031.15-0.16-0.210.160.94-0.330.000.150.68-0.380.20-0.050.37-0.270.23-0.180000高層建筑121.560.731.560.721.

36、540.631.490.451.410.191.28-0.111.12-0.360.91-0.520.65-0.530.35-0.3600/11HcrvvHH表中的臨界風(fēng)速起始點(diǎn)高度H1，可按下式確定：式中 地面粗糙度指數(shù)； vH結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速。第57頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振表4.16 高聳結(jié)構(gòu)和高層建筑的振型系數(shù)相對(duì)高度Z/H振型序號(hào)（高聳結(jié)構(gòu)）振型序號(hào)（高層建筑）123412340.10.20.30.40.50.60.70.80.91.00.020.060.140.230.340.460.590.790.861.00-0.09-0.30-0.5

37、3-0.68-0.71-0.59-0.320.070.521.000.230.610.760.530.02-0.48-0.66-0.400.231.00-0.39-0.75-0.430.320.710.33-0.40-0.64-0.051.000.020.080.170.270.380.450.670.740.861.00-0.09-0.30-0.50-0.68-0.63-0.48-0.180.170.581.000.220.580.700.46-0.03-0.49-0.63-0.340.271.00-0.38-0.73-0.400.330.680.29-0.47-0.62-0.021.00第

38、58頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振u對(duì)跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振，必須按不同振型對(duì)結(jié)構(gòu)予以驗(yàn)算。u低振型的影響占主導(dǎo)作用，考慮前4個(gè)振型即可滿足要求，其中以前兩個(gè)振型的共振最為常見(jiàn)。第59頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第五節(jié)第五節(jié) 橫風(fēng)向風(fēng)振橫風(fēng)向風(fēng)振2A2cSSS四、風(fēng)振總作用效應(yīng)風(fēng)載總效應(yīng)S：SC為橫風(fēng)向風(fēng)載效應(yīng)， SA為順風(fēng)向風(fēng)載效應(yīng)。u非圓截面的柱體，如三角形、方形、矩形、多邊形等棱柱體，都會(huì)產(chǎn)生渦激共振，但其規(guī)律更為復(fù)雜。對(duì)于重要的柔性結(jié)構(gòu)的橫向風(fēng)振等效風(fēng)荷載宜通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)確定。第60頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷

39、載橋梁風(fēng)荷載世界在建最大斜拉橋蘇通長(zhǎng)江世界在建最大斜拉橋蘇通長(zhǎng)江公路大橋，主橋跨徑公路大橋，主橋跨徑10881088米，為米，為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋。雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋。第61頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載南京長(zhǎng)江第二大橋（斜拉橋），南京長(zhǎng)江第二大橋（斜拉橋），20012001年建成，年建成，橋長(zhǎng)橋長(zhǎng)29382938米，主跨為米，主跨為628628米，該跨徑當(dāng)時(shí)居米，該跨徑當(dāng)時(shí)居同類(lèi)橋型中國(guó)內(nèi)第一，世界第三。同類(lèi)橋型中國(guó)內(nèi)第一，世界第三。第62頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載u橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)目的：橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)

40、目的：保證結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)保證結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性要求及其與之相關(guān)的諸如舒適性等要求。定性要求及其與之相關(guān)的諸如舒適性等要求。某些橋梁結(jié)構(gòu)（大跨徑斜拉橋和某些橋梁結(jié)構(gòu)（大跨徑斜拉橋和懸索橋）設(shè)計(jì)的控制性因素之一懸索橋）設(shè)計(jì)的控制性因素之一風(fēng)荷載風(fēng)荷載靜力作用靜力作用動(dòng)力作用動(dòng)力作用橋梁風(fēng)力作用分類(lèi)第63頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載分類(lèi)現(xiàn)象作用機(jī)制靜力作用靜風(fēng)載引起的內(nèi)力和變形平均風(fēng)的靜風(fēng)壓產(chǎn)生阻力、升力和扭轉(zhuǎn)力矩作用靜力不穩(wěn)定扭轉(zhuǎn)發(fā)散靜（扭轉(zhuǎn)）力矩作用橫向屈曲靜阻力作用動(dòng)力作用抖振限幅振動(dòng)湍流風(fēng)作用自激振動(dòng)渦振漩渦脫落引起的渦激力

41、作用馳振發(fā)散振動(dòng)自激力的氣動(dòng)負(fù)阻尼效應(yīng)扭轉(zhuǎn)顫振第64頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載靜力作用靜力作用動(dòng)力作用動(dòng)力作用一類(lèi)為自激振動(dòng)機(jī)制，如顫振和馳振等的發(fā)散振動(dòng)；一類(lèi)一類(lèi)為自激振動(dòng)機(jī)制，如顫振和馳振等的發(fā)散振動(dòng)；一類(lèi)為抖振（有限振幅的隨機(jī)振動(dòng)）。渦激共振帶有自激的性為抖振（有限振幅的隨機(jī)振動(dòng)）。渦激共振帶有自激的性質(zhì)，但是限幅的，具有雙重性。質(zhì)，但是限幅的，具有雙重性。平均風(fēng)作用下，假定結(jié)構(gòu)保持靜止，或者雖有輕微振動(dòng)，平均風(fēng)作用下，假定結(jié)構(gòu)保持靜止，或者雖有輕微振動(dòng)，但忽略氣流繞過(guò)橋梁時(shí)所產(chǎn)生的非定常效應(yīng)，只考慮定常但忽略氣流繞過(guò)橋梁時(shí)所產(chǎn)生的非定常效應(yīng)

42、，只考慮定常空氣作用力。空氣作用力。第65頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載1940年Tacoma大橋毀于風(fēng)振第66頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載一般橋梁僅考慮靜風(fēng)荷載作用一般橋梁僅考慮靜風(fēng)荷載作用 對(duì)于跨徑在對(duì)于跨徑在150m150m以下的各類(lèi)公路橋梁，由于結(jié)構(gòu)的剛以下的各類(lèi)公路橋梁，由于結(jié)構(gòu)的剛度較大，風(fēng)致振動(dòng)很小，與靜風(fēng)載相比，動(dòng)力風(fēng)荷載是次度較大，風(fēng)致振動(dòng)很小，與靜風(fēng)載相比，動(dòng)力風(fēng)荷載是次要的，采用短時(shí)距（要的，采用短時(shí)距（1 13 3秒）的陣風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行靜力抗風(fēng)設(shè)秒）的陣風(fēng)風(fēng)速進(jìn)行靜力抗風(fēng)設(shè)計(jì)已能滿足橋梁在

43、風(fēng)作用下的抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求，可不進(jìn)行復(fù)計(jì)已能滿足橋梁在風(fēng)作用下的抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求，可不進(jìn)行復(fù)雜的風(fēng)致振動(dòng)的分析和動(dòng)力抗風(fēng)設(shè)計(jì)。雜的風(fēng)致振動(dòng)的分析和動(dòng)力抗風(fēng)設(shè)計(jì)。第67頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載一、現(xiàn)行公路橋規(guī)（JTG D60-2004）的變動(dòng)l 基本風(fēng)速的高度基準(zhǔn)由原來(lái)的20m改為10m，使得與建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范相統(tǒng)一；l 將原來(lái)的風(fēng)壓高度變化系數(shù)改為風(fēng)速高度變化修正系數(shù)，同時(shí)考慮了四種不同地表分類(lèi)因素的影響，使風(fēng)速更接近于實(shí)際情況；l 將原來(lái)的風(fēng)載體型系數(shù)改為風(fēng)載阻力系數(shù)，同時(shí)增加了橋梁上部結(jié)構(gòu)的風(fēng)載阻力系數(shù)，使風(fēng)載阻力系數(shù)更為合理和完善。第68頁(yè)/共95

44、頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載 作用于橋梁上的風(fēng)力可能來(lái)自任一方向，作用于橋梁上的風(fēng)力可能來(lái)自任一方向，設(shè)計(jì)時(shí)按兩個(gè)方向考慮風(fēng)力作用設(shè)計(jì)時(shí)按兩個(gè)方向考慮風(fēng)力作用二、平均風(fēng)作用順橋向橫橋向第69頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載（一）橫向靜風(fēng)力（橫橋方向）（一）橫向靜風(fēng)力（橫橋方向）u橫橋向水平風(fēng)力作用下橋梁結(jié)構(gòu)最為危險(xiǎn)，是主要計(jì)算對(duì)象。 橫橋向風(fēng)荷載假定水平地垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面橫橋向風(fēng)荷載假定水平地垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面積的形心上，其標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：積的形心上，其標(biāo)準(zhǔn)值按下式計(jì)算：第70頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章

45、 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載whdwhAWkkkF310gVWdd221052VkkVdZe0001. 0012017. 0式中 Fwh橫橋向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN）； Wd設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)壓（kN/m2）； Awh橫向迎風(fēng)面積（m2），按橋跨結(jié)構(gòu)各部分的實(shí)際尺寸計(jì)算； V10橋梁所在地區(qū)的設(shè)計(jì)基本風(fēng)速（m/s），系按平坦空曠地面，離地面10m高，重現(xiàn)期為100年10min平均最大風(fēng)速計(jì)算確定；第71頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載地形、地理?xiàng)l件地形、地理?xiàng)l件系數(shù)k3一般地區(qū)1.00山間盆地、谷地0.750.85峽谷口、山口1.201.40Vd

46、高度z處的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速（m/s）；Z距地面或水面的高度（m）； 空氣重力密度（kN/m3）；g重力加速度，g=9.81m/s2。k0設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)；k1風(fēng)載阻力系數(shù)；k3地形、地理?xiàng)l件系數(shù)，按下表取用；第72頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載地面粗糙度類(lèi)別地表狀況地表粗糙度系數(shù)梯度風(fēng)高度(m)A海面、海岸、開(kāi)闊水面0.12300B田野、鄉(xiāng)村、叢林及低層建筑物稀少地區(qū)0.16350C樹(shù)木及低層建筑物等密集地區(qū)、中高層建筑物稀少地區(qū)、平緩的丘陵地0.22400D中高層建筑物密集地區(qū)、起伏較大的丘陵地0.30450k2考慮地面粗糙度類(lèi)別和梯度風(fēng)的風(fēng)速高度

47、變化修正系數(shù)； k5陣風(fēng)風(fēng)速系數(shù)，反映時(shí)距為13s的瞬時(shí)風(fēng)速與10min平均風(fēng)速的關(guān)系系數(shù)。對(duì)A、B類(lèi)地表k51.38，對(duì)C、D類(lèi)地表k51.70。A、B、C、D地表類(lèi)別對(duì)應(yīng)的地表狀況見(jiàn)下表（同建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范）。第73頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載部分參數(shù)含義（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期基本風(fēng)速值 基本風(fēng)速的基準(zhǔn)高度由原規(guī)范的20m改為10m，并考慮100年重現(xiàn)期，得到各氣象臺(tái)站百年一遇的平均最大風(fēng)速值。（2）設(shè)計(jì)風(fēng)速頻率換算系數(shù)k0 公路橋規(guī)中基本風(fēng)速值是按照風(fēng)速重現(xiàn)期為100年給出的。根據(jù)橋梁重要性的不同考慮不同的風(fēng)速重現(xiàn)期，滿足不同的抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求。第74頁(yè)/共

48、95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載l 對(duì)于單孔跨徑指標(biāo)為特大橋和大橋的橋梁，k0=1.0；l 對(duì)其他橋梁，k0=0.90；l 對(duì)施工架設(shè)期橋梁，k0=0.75；l 當(dāng)橋梁位于臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況適度提高k0值。（3）風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k2 k2類(lèi)似荷載規(guī)范中的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，由下列過(guò)程計(jì)算得到。第75頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載)()(00zzvzvaa)10()(0zvzvaa平均風(fēng)速沿高度方向由指數(shù)函數(shù)描述，有式中 va(z)任一地貌任意高度z處的平均風(fēng)速； v0a任一地貌標(biāo)準(zhǔn)高度處的平均風(fēng)速； 與地

49、面粗糙度有關(guān)的指數(shù)。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)地貌（B類(lèi)）下梯度風(fēng)高度為HT0，粗糙度指數(shù)為 0，基本風(fēng)速為v0；任一地貌下梯度風(fēng)高度為HTa。第76頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載)10()10(Ta0T000HvHva0TaT00)10()10(0vHHva020TaT0)10()10()10()(0vkvzHHzva30. 0222. 0216. 0212. 0210564. 010785. 0100 . 110174. 1ZkZkZkZkDCBA任一地貌條件下，高度z處的風(fēng)速四類(lèi)地貌下風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k2根據(jù)梯度風(fēng)高度處風(fēng)速相等的條件，有第77頁(yè)/共95頁(yè)第四章

50、第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載離地面或常水位高度(m)510152030405060708090100風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k21.001.001.071.121.191.251.291.331.361.401.421.45表 B類(lèi)地貌風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k2實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k2可查表確定。 位于山間盆地、谷地或峽谷、山口等特殊場(chǎng)合的橋梁上、位于山間盆地、谷地或峽谷、山口等特殊場(chǎng)合的橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)下部結(jié)構(gòu)的風(fēng)速高度變化修正系數(shù)k2按按B類(lèi)地表類(lèi)別取值。類(lèi)地表類(lèi)別取值。第78頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷

51、載橋梁風(fēng)荷載（4）風(fēng)載阻力系數(shù)k1 k1表示靜力風(fēng)壓在不同截面上的分布狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)表面的實(shí)際風(fēng)壓與原始風(fēng)速所算得的理論風(fēng)壓的比值，此值與結(jié)構(gòu)物的體型、尺度有關(guān)。應(yīng)按下列規(guī)定確定：第79頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載HBHBHBk83 . 1811 . 01 . 211）普通實(shí)腹橋梁上部結(jié)構(gòu)（“工”形、“”形或箱形截面主梁）的風(fēng)載阻力系數(shù)可按下式計(jì)算：式中 B橋梁寬度（m）； H梁高（m）。第80頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載2）桁架橋上部結(jié)構(gòu)的風(fēng)載阻力系數(shù)見(jiàn)表1。上部結(jié)構(gòu)為兩片或兩片以上桁架時(shí)，所有迎風(fēng)桁架的風(fēng)

52、載阻力系數(shù)均取 k1， 為遮擋系數(shù)，按表2采用；橋面系構(gòu)造的風(fēng)載阻力系數(shù)取k1=1.3。第81頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載實(shí)面積比矩形與H形截面構(gòu)件圓柱型構(gòu)件（D為圓柱直徑）0.11.91.20.70.21.81.20.80.31.71.20.80.41.71.10.80.51.61.10.88 . 50WD8 . 50WD表1 桁架的風(fēng)載阻力系數(shù)注：(1)實(shí)面積比桁架凈面積 / 桁架輪廓面積； (2)表中圓柱直徑D以m計(jì)，基本風(fēng)壓以kN/m2計(jì)。第82頁(yè)/共95頁(yè)第四章第四章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載第六節(jié)第六節(jié) 橋梁風(fēng)荷載橋梁風(fēng)荷載間距比實(shí)面積比0.10.20.30.40.511.00.900.800.600.4521.00.900.800.650.5031.00.950.800.700.5541.00.950.800.700.6051.00.950.850.750.6561.00.