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1、3.3 结构抗风计算的几个重要概念 3.3.1 结构的风力与风效应：1、风力-作用于物体表面的风压沿表面积分,将得到三种力的成分:顺风向力PD、横风向力PL、扭风力矩PM。2、结构风效应 由风力产生的结构位移、速度、加速度响应。,3.3.2 顺风向平均风与脉动风：,顺风向风速成分 长周期成分(10min) 短周期成分(几秒) 顺风向风效应 平均风(稳定风) 脉动风(阵风脉动),顺风向风效应特点平均风: 对结构的动力影响很小,可等效为静力作用。脉动风：使结构产生动力响应。是引起结构顺风向振动 的主要原因。脉动风速一般处理为随机过程vf(t),tT工程上常假定为零均值正态平稳随机工程。,3.4 顺
2、风向结构风效应,3.4.1 顺风向平均风效应 1、风荷载体型系数（S) (Style) 工程结构物不能理想地使自由气流停滞，而是让气流以不同方式在结构表面绕过，因此需对风压计算公式进行修正，修正系数与结构物的体型有关，称为风荷载体型系数。完全从理论上确定任意受气流影响的物体表面的压力尚做不 到。一般通过试验方法（风洞试验、实际测量风压分布）确定S 。,脱体,外区（伯努利式）,（内区）粘性、湍流影响,p0+ v02 = p + v 2 w=p-p0=(1-v2/v02)v02 = S w0 S =1-v2/v02,脱体点,压力可按伯努利方程式确定,S = w/ w0 = w实际/ w计算 S查荷
3、载规范表7.3.1 验算围护构件及其连接的强度时,采用局部风压体型系数一、外表面 正压区- 查表；负压区-对墙面,取-1.0; -对墙角边,取-1.8; -屋面局部,取-2.2; -对檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0。二、内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2,实用时将同一部位的S 值进行平均，作为该部位的风荷载体形系数代表值,VV0或V=0 0S 1,VV0或V=0 S 0,2、平均风下结构的等效静风压,平均风对结构的作用可等效为静力荷载，考虑高度、体型修正，等效静风压为：3.4.1 顺风向脉动风效应顺风向脉动风作用下结构的动力响应-风振计算应按随机振动理论进
4、行，结构的自振周期应按结构动力学计算。规范条件：对于基本自振周期T1大于0.25 s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋。在原则上应考虑多个振型的影响。,对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及对于高度大于30m，高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑（由于频谱比较稀疏，第一振型起到绝对的影响）,均可仅考虑第一振型影响，结构的风荷载可通过风振系数z计算。 将顺风向平均风压与脉动风压之和表达为顺风向总风压w(z) w(z)=(z)s(z)z(z)w0 z =1+z/z - 脉动增大系数（表3-10） - 脉动影响系数 （表
5、3-11、12、13） z - 振型系数（应按实际工程由结构力学计算）,例题-顺风向风效应,已知城市市区一矩形平面RC高层建筑,平面沿高度保持不变。H=100m,B=33m。基本风压w0=0.44kN/m2，结构自振周期T1=2.5s。求风产生的建筑底部弯矩。,为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m高，区段中点位置风荷载值作为该区段的平均风荷载值。解： 1、体型系数。 迎风面 0.8(压），背风面-0.5(吸） 顺风向总体型系数 s=1.3 2、风压高度变化系数z 城市市区、地面粗糙度类别C 各区段风压高度及 z 值如下,+0.8,-0.5,-0.7,-0.7,3、风振系数
6、 （z =1+z/z ） 。 - 脉动增大系数（表3-10）(C类w0 0.62） w0T12=0.440.62 2.52 =1.705 =1.51 - 脉动影响系数 （表3-13） H=100m,B=33m H/B=3.03 C类 =0.49 z - 振型系数（规范表F1.2 ） z15 =0.02,0.17,0.38,0.67,0.86 z1 =1+1.51 0.49 0.02/ 0.74=1.02 z2 =1+1.51 0.49 0.17/ 1.00=1.126 z3 = 1+1.51 0.49 0.38/ 1.25=1.225 z4 = 1+1.51 0.49 0.67/ 1.45=1
7、.342 z5 = 1+1.51 0.49 0.86/ 1.62=1.393,4、各区段中点高度处风压值( )Wk1=1.02 1.3 0.74 0.44=0.43(kN/m2)Wk2=1.126 1.3 1.00 0.44=0.64(kN/m2)Wk3=1.225 1.3 1.25 0.44=0.88(kN/m2)Wk4=1.342 1.3 1.45 0.44=1.11(kN/m2)Wk5=1.393 1.3 1.62 0.44=1.29(kN/m2) 计算单位宽度内底部弯矩mk =0.4310+0.6430 +0.8850+1.1170+1.2990 =261.3 (kN.m/ m2)Mk =261.3 20 33=1.72 105 (kN.m),wk=zs z w0,
