风灾及抗风设计
防火建筑物室外防风设计原则

防火建筑物室外防风设计原则防火建筑物的室外防风设计是建筑安全设计的重要组成部分。
通过合理的室外防风设计,可以帮助提高建筑物的抗风性能,减少风灾损失,并保障人们的生命财产安全。
本文将介绍防火建筑物室外防风设计的原则,以供参考。
1. 风压和负荷计算在进行室外防风设计前,需要对建筑物所受的风压和荷载进行准确计算。
一般情况下,根据建筑物的高度、形状和地理位置等因素,可以采用国家建筑设计规范中的相应计算方法,确定建筑物所需承受的风荷载。
2. 建筑形状和布局建筑物的形状和布局对其室外防风性能有重要影响。
合理的建筑形状和布局可以减少风的阻力,降低风对建筑物的作用力。
一般来说,应尽量避免采用突出部分和尖角,而选择流线型的设计,使风流顺畅通过建筑物。
3. 结构设计防火建筑物室外防风设计中的结构设计是关键。
建筑物的结构应具有足够的刚度和稳定性,能够承受强风的冲击力。
使用优质的材料、合理布置纵横向的结构支撑系统,以及增加适当的加强措施,可以提高建筑物的抗风能力。
4. 疏散和避难设施在防火建筑物室外防风设计中,疏散和避难设施的设置至关重要。
应确保建筑物内外的疏散通道畅通无阻,方便人员迅速疏散。
同时,在建筑物周边设置足够的避难场所,提供人员在风灾发生时的临时安全空间。
5. 防风材料和设备选择适合的防风材料和设备是室外防风设计中的必要步骤。
应选用能够抵御风力的耐候材料,如高强度玻璃、铝合金等。
另外,可以安装风感应器、风向标和风速计等设备,及时监测风力的变化,并采取相应的防护措施。
6. 防风措施的维护和检查室外防风设计完成后,定期的维护和检查工作不可或缺。
建筑物的防风设施应定期进行检查,确保其处于良好的工作状态。
同时,根据气象条件变化,及时采取相应的调整和改善措施,提高防风设施的适应性。
综上所述,防火建筑物室外防风设计需要考虑风压和负荷计算、合理的建筑形状和布局、结构设计、疏散和避难设施、防风材料和设备等因素。
只有在综合考虑这些原则的基础上,才能构建出具有良好抗风性能的建筑物,确保人们的生命财产安全。
建筑设计中的灾害预防与应对措施

建筑设计中的灾害预防与应对措施灾害是一种无法避免的自然现象,对于建筑设计者来说,预防和应对灾害是至关重要的。
在建筑设计过程中,灾害预防和应对措施必须被充分考虑,以确保建筑物的安全性和可持续性。
本文将探讨建筑设计中的灾害预防与应对措施,并提供一些相关建议。
一、防地震设计地震是一种常见而危险的自然灾害,对建筑物造成的破坏可以是灾难性的。
因此,在建筑设计中,防地震设计是至关重要的。
建筑师应采用抗震设计规范,如加固结构、选择适当的基础类型以及使用抗震材料等。
此外,建筑物的布局和形状也应考虑地震力的传递和分散,以避免局部破坏的发生。
二、抗风设计飓风、台风等高风速的自然灾害可能对建筑物造成严重破坏。
为了应对这种灾害,建筑设计者应采用抗风设计措施。
这包括使用抗风建筑材料、加固建筑结构、选择适当的形状以及设计风道等。
另外,合理的建筑物布局和附加风力的减缓也是抗风设计的关键。
抗风设计可以有效降低风灾的损害程度,保护人员的生命和财产安全。
三、防火设计火灾是建筑物中最常见的灾害之一,极有可能导致人员伤亡和财产损失。
在建筑设计中,防火设计是必不可少的。
建筑师应考虑使用防火建筑材料、设计防火分隔等级、设置灭火系统和疏散通道,并确保建筑物的防火设备和消防设施经常维护和检查。
此外,进行防火演习和提醒使用者的火灾逃生途径也是重要的预防措施。
四、防水设计洪水是一种常见的自然灾害,经常给建筑物和人员带来巨大的破坏。
为了应对洪水,建筑师应采取防水措施。
这包括构建防水墙、选择防水材料、设计合理的雨水排放系统等。
此外,建筑物的地势和周围环境也应考虑在内,以避免水灾的发生和影响。
五、应急疏散设计在建筑设计中,应急疏散设计是必不可少的。
设计者应合理设置疏散通道、出口和示警系统,确保人员在灾害发生时能够快速、安全地疏散。
在建筑物内部应明确标识疏散通道和出口,并提供相应的紧急逃生设备。
同时,定期进行疏散演习和加强人员培训也是必要的。
六、生态环保设计在建筑设计中,生态环保设计是取得可持续发展的关键。
建筑抗风设计

建筑抗风设计随着建筑技术的不断发展,建筑物在面对自然灾害,如台风和龙卷风等风灾时需要具备一定的抗风能力。
建筑抗风设计成为了建筑领域中的重要课题之一。
本文将探讨建筑抗风设计的原则、方法以及在不同类型建筑中的应用。
一、抗风设计原则建筑抗风设计的基本原则是确保建筑物在强风环境下的安全可靠。
以下是四个基本原则:1.结构稳定性:建筑物应具备足够的刚度和稳定性,以抵御风力的作用。
这可以通过选择和布局适当的结构材料和构件来实现。
2.气动稳定性:适当的建筑造型和外形设计可以降低风阻力,减少对建筑物的风力作用。
建筑物的较佳气动性能可以通过模型试验和数值模拟等手段来研究和优化。
3.连接和固定:建筑物的各个部分和构件之间的连接和固定必须足够强固,以确保整体结构的完整性和稳定性。
合适的连接方式可以通过经验和实践来确定。
4.材料选择:建筑材料的选择和使用应符合抗风的要求。
例如,在抗风建筑中,钢材和混凝土多用于结构和柱基建设,以增强整体抗风能力。
二、抗风设计方法下面是几种常见的建筑抗风设计方法:1.风洞试验:通过风洞试验,可以模拟实际风场并测试建筑物的抗风性能。
风洞试验可以提供关于风荷载和结构响应的详细数据,为设计提供依据。
2.数值模拟:利用计算流体力学(CFD)等数值模拟方法,可以对建筑物在不同风速下的气动性能进行模拟和分析。
数值模拟可以辅助风洞试验并提供更全面的设计信息。
3.结构优化:根据风压分布和结构参数,使用结构优化方法对建筑物进行重新设计,以提高抗风性能。
这可以通过增加结构材料的强度或调整构件和连接方式来实现。
4.风阻器和缓冲设施:在建筑物的设计中,可以引入风阻器和缓冲设施,以减少风力对建筑物的作用。
这包括设置遮挡物、风险缓冲区和减震装置等。
三、建筑抗风设计的应用建筑抗风设计广泛应用于各种类型的建筑物中。
下面是几个不同类型建筑的抗风设计应用示例:1.高层建筑:高层建筑由于自身的高度和结构特点,需要考虑更严格的抗风设计要求。
建筑防风减灾的措施

建筑防风减灾的措施介绍自然灾害对建筑物造成的破坏常常给人们的生命和财产安全带来重大威胁。
在建筑设计和施工中采取防风减灾措施是至关重要的。
本文将介绍几种常见的建筑防风减灾措施,旨在降低建筑物遭受风灾带来的损失。
1. 建筑物外立面的设计建筑物外立面的设计是防风减灾的关键一环。
合理的外立面设计可以降低风的阻力,减少风力对建筑物的冲击。
以下是几个常见的外立面设计措施:•选择适合的立面材料:使用具备抗风性能的立面材料,例如玻璃钢、防火岩板等。
这些材料具有良好的抗风性能,能够减小风的阻力。
•采用空气动力学原理进行设计:利用空气动力学原理,通过调整外立面的形态和结构,减小风的冲击力。
例如通过圆角化设计、采用空气动力学线型等方式来减小风力的作用。
2. 建筑物结构的加固建筑物的结构加固是提高建筑物抗风能力的重要手段。
以下是几种常见的结构加固措施:•加强框架结构:在建筑物的框架结构中增加横向和纵向的连接,在框架结构的节点处进行加固,提高整体的稳定性和刚度。
•采用抗风墙:在建筑物的外墙中设置抗风墙,通过增加抗风墙的刚度和重量,增强建筑物的整体抗风能力。
•使用抗震支撑系统:在建筑物的结构中采用抗震支撑系统,增加建筑物的侧向刚度,降低风力对建筑物的影响。
3. 窗户和门的设计窗户和门的设计对建筑物的抗风能力起着重要的作用。
以下是几种常见的窗户和门的设计措施:•使用抗风玻璃:选择具有抗风性能的玻璃材料,增加窗户的稳定性和刚度。
•设计合理的门的位置和形状:合理设置门的位置和形状,减小风力对门的冲击力,增加门的稳定性。
•加装窗框固定设备:在窗户和门的框架中加装固定设备,提高窗框的抗风能力,减少窗框松动造成的灾害。
4. 室内空间的规划合理规划室内空间也是防风减灾的重要一环。
以下是几种常见的室内空间规划措施:•设计内部避风通道:在建筑物内部设置避风通道,使人们能够在风灾来临时快速转移避险。
•合理布局家具和设备:在室内布局家具和设备时应避免过度集中,以减少风力对室内物体的冲击力。
景观设计中的灾害防御方案

景观设计中的灾害防御方案灾害是指自然或人为原因引起的、对人类安全和财产造成威胁的事件或现象。
在景观设计中,灾害的发生可能对环境和人们的生活带来严重影响。
因此,制定合适的灾害防御方案是非常重要的。
本文将探讨在景观设计中常见的灾害,并提出相应的防御方案。
一、洪水防御方案洪水是影响景观设计的一种常见自然灾害。
它可能导致水源、园林和建筑设施的破坏。
为了应对这种灾害,可以采取以下措施:1. 引导水流:在设计景观时,应合理布局和设计路面、排水系统和溪流,以确保水流得以快速引导到合适的地方。
2. 建造保护性设施:在受洪水威胁的地区,可以考虑建造防洪墙、雨水花园和水坝等保护性设施,以减轻洪水的冲击和破坏。
3. 选择适应性植被:在景观设计中,应选择能够适应高湿度和泥土湿润的植被,以提供更好的水源保护和土壤保持功能。
二、地震防御方案地震是一种可能对景观造成巨大破坏的自然灾害。
在设计景观时,需要考虑到地震的可能性,并采取以下措施:1. 建筑合理布局:设计时应采用适当的建筑布局,避免高耸的建筑物和过于复杂的结构,以提高建筑物在地震发生时的稳定性。
2. 使用抗震材料:在景观建设中,应优先选择具有较好抗震性能的材料,如抗震水泥、抗震砖块等,以提高建筑和设施的抗震能力。
3. 强化土壤稳定性:通过调整土壤结构和使用地下支撑系统等方式,提高土壤的稳定性,减轻地震对景观造成的损害。
三、风灾防御方案风灾是景观设计中常见的自然灾害之一。
为了应对强风的影响,可以采取以下措施:1. 选择抗风植被:在景观设计中,应选择能够承受强风的抗风植被,如无花果树、柏树等。
这些植被可以减少风对景观的冲击和破坏。
2. 建造防护屏障:在受强风威胁的地区,可以设置防护屏障,如围墙、树篱等结构物,以减缓风速,保护景观和建筑物。
3. 加固结构稳定性:在建造景观设施时,应考虑加强结构的稳定性,使用抗风设计和固定设备,以确保其在强风下的稳定性。
四、火灾防御方案火灾是景观设计中常见的人为灾害之一。
建筑技术建筑物抗风设计的原则与方法

建筑技术建筑物抗风设计的原则与方法建筑物在面临自然灾害中,尤其是风灾时面临严峻的考验。
抗风设计是保障建筑物安全稳固的重要环节之一。
本文将讨论建筑物抗风设计的原则与方法,以帮助读者更好地了解抗风设计的要点。
一、建筑物抗风设计原则1. 强度原则强度原则指建筑物在设计和施工过程中,需具备抵抗风力的足够强度。
建筑材料的选择、结构的设计、关键部位的加固都要符合相关规范和标准,确保建筑物经受风力的考验时不会倒塌或受损。
2. 稳定原则稳定原则是指建筑物在面对风力时,能保持平稳、不失稳定性。
设计时需充分考虑建筑物的重心位置、结构的刚度和加固措施,以提高建筑物的整体稳定性。
3. 塌落原则塌落原则强调建筑物在受到破坏时,不会形成大规模的坍塌。
通过合理的结构布局和抗震设计,减少建筑物的内力集中,提高其承载力和抗震能力,从而避免因风力引发的塌落事故。
二、建筑物抗风设计方法1. 风力荷载计算准确计算风力荷载是进行抗风设计的前提。
常用的方法有静力法和动力法。
静力法适用于简单建筑物,通过经验公式计算风力引起的压力、力矩等;动力法适用于高层或复杂建筑物,通过建立风载体系模型,进行风振分析。
2. 结构系统选择在抗风设计中,合理选择结构系统至关重要。
例如,在高层建筑中采用框架结构、剪刀撑结构或桁架结构,可以增加建筑物的整体刚度,提高抗风性能。
3. 关键部位加固抗风设计中,对建筑物的关键部位进行加固是必不可少的。
如增加墙体的厚度、设置剪力墙、加强楼梯间的承载能力等,都有助于提高建筑物的抗风稳定性。
4. 风洞试验风洞试验是一种重要的抗风设计方法。
通过在实验室中模拟风场和建筑物,观察建筑物在不同风速下的动态响应,可以评估建筑物的抗风性能,并优化设计方案。
5. 监测与维护建筑物抗风设计不仅仅是在设计和施工阶段完成,还需要进行监测和维护。
定期对建筑物进行风灾风险评估和结构监测,及时进行维护和加固,以确保其长期的抗风性能。
结论建筑物抗风设计是确保建筑物安全可靠的重要环节,具有重要的意义。
解决防风措施

解决防风措施引言在许多场景中,防风措施是至关重要的。
无论是在建筑工程领域,还是户外活动或农业生产中,我们都需要采取一些措施来减轻强风可能带来的负面影响。
本文将探讨一些常见的解决防风措施,帮助读者了解如何有效应对强风。
1. 土木工程中的防风措施在土木工程领域,强风可能对建筑物和结构物造成严重破坏。
以下是一些常见的防风措施:1.1 抗风设计建筑物和结构物的抗风设计是预防风灾的关键。
这涉及选用适合抗风要求的建筑材料,采用合适的设计方法,并进行风险评估。
一些常见的抗风设计措施包括:增加建筑物的抗风能力,增强建筑物的结构稳定性以及优化建筑物的风载荷传输路径。
1.2 风围护结构风围护结构是一种用于减轻风力对建筑物影响的防护措施。
这些结构通常位于建筑物周围,可以起到挡风、降低风速和防止风化的作用。
风围护结构的设计通常考虑到当地的风环境、建筑物高度和形状等因素。
1.3 防风墙防风墙是一种用于减轻风压的墙体结构。
它们通常位于建筑物的外部,可以将建筑物周围的风速降低到可接受的范围。
防风墙的设计可以根据建筑物的形状和方向进行优化,以提供最佳的防风效果。
1.4 基础加固强风往往会对建筑物的基础产生巨大的压力。
为了增强建筑物的稳定性,基础加固是一项重要的措施。
通过使用适当的建筑材料、设计合理的基础结构以及加强地基的稳定性,可以有效减少建筑物因强风而导致的损坏。
2. 户外活动中的防风措施户外活动往往会因强风而受到影响,但我们可以采取一些措施来应对这种情况。
以下是一些常见的户外活动中的防风措施:2.1 营地选择在选择营地时,应优先考虑具有天然防护措施的地点。
例如,选择位于山脚下或森林中的营地,可以最大程度地减少风力对帐篷和设备的影响。
2.2 帐篷设置在设置帐篷时,应选择适当的位置和方向。
通常情况下,背风的位置是比较理想的选择。
此外,适当地固定帐篷,使用高质量和耐风的帐篷材料也是减轻风力影响的关键。
2.3 物品固定在户外活动中,物品的固定也是防风的重要环节。
建筑结构的抗风设计

建筑结构的抗风设计在建筑工程中,抗风设计是至关重要的一环。
高风速的风力对建筑物产生的压力和风载影响可能导致建筑结构的倒塌和损坏,给人员和财产带来巨大的风险。
因此,合理的抗风设计是确保建筑物安全稳定的关键措施之一。
本文将介绍建筑结构抗风设计的重要性、影响因素和常用的设计方法。
1. 重要性建筑结构抗风设计在保障人员和财产安全方面起到至关重要的作用。
当遭受强风袭击时,建筑物若没有经过合理的抗风设计,可能产生严重变形、位移或倾覆,引发人员伤亡事故。
此外,受强风的冲击,建筑物的墙体、屋顶、窗户等易受损件也容易发生破坏,进而对建筑物内部设备和财产造成损失。
因此,通过合理的抗风设计,能有效减少风灾带来的损害。
2. 影响因素建筑结构抗风设计的成功与否受多种因素的影响。
2.1 地理环境特征地理环境特征是抗风设计的首要因素之一。
不同地区的地理环境特征(如海拔、气候、地形等)会导致当地风速和风向的差别,因此,抗风设计需要结合具体地理环境特征进行。
2.2 建筑物形式和高度建筑物的形式和高度对其抗风能力有直接影响。
例如,高层建筑由于面积较大,截风面积也相应增大,因此需要更强的抗风设计。
此外,建筑物的形式(如平面形状、结构形式等)也会影响到其抗风性能。
2.3 结构材料和构造方式建筑物所采用的结构材料和构造方式直接关系到其承载能力和抗风性能。
结构材料的抗风能力会影响到建筑物的整体稳定性,不同构造方式也会产生不同的抗风效果。
因此,在抗风设计中需要选择合适的材料和构造方式。
3. 设计方法为了确保建筑物具备较好的抗风能力,设计师可以采用以下方法:3.1 强度设计法强度设计法是最常用的抗风设计方法之一。
该方法通过计算建筑物受到的风荷载,并根据结构材料的强度和抗拉性能进行合理设计,以确保建筑物的整体稳定性。
3.2 风洞试验风洞试验是一种能够模拟真实风场条件的实验方法,通过在缩比模型中对建筑物进行风洞试验,可以精确评估建筑物所承受的风荷载和风力效应。
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风灾及抗风设计徐聪聪 2014092238摘要:本文主要讨论自然界的风灾害及工程抗风设计,首先列举了几种常见的风灾,并对它们的形成原因和主要特点作了阐述,并举了几个风灾的实例,然后初步讨论工程抗风设计,着重阐述了抗风设计需要考虑的几项因素,最后综合这几项因素,给出了规范内的风压标准值计算公式,强调设计结构要满足强度,刚度设计要求,一些特定的结构,还有特定的设计要求。
关键词:风灾,抗风设计Wind calamities and wind resistant designXUcongcong 2014092238AbstractThis paper mainly discusses the wind natural calamities and wind engineering design,it first enumerated several kinds of common disaster and the cause of formation ,then it describes their main characteristics and lists several examples of disaster.Afterwards,it briefly discusses wind engineering design, focusing on several factors needed to be considered in the wind resistant design, finally combining the factors,it gives the calculation formula of pressure values within the specification standard, and emphasize the design structure meet the strength, stiffness design requirements. somes pecific structure should also meet some specific design requirements..keywords:wind calamities,wind resistant引言自然界的风,当风力和风速超过一定的限度时,会对人或建筑物造成伤害,这样的灾害叫作风灾。
常见的风灾有热带气旋灾害,龙卷风,沙尘暴等。
下面我们依次来介绍这些灾害的形成原因和主要特点。
一.风灾的类型(1)热带气旋灾害热带气旋按其中心附近最大风速划分为6个等级,分别是热带低压,热带风暴,强热带风暴,台风,强台风,超强台风。
由于热带低压风速很小,不具备破坏力,一般不将其列为灾害,在讨论灾害时,仅讨论后五种,由于它们都属于热带气旋,形成过程相似,先讨论热带气旋形成过程,再一一介绍它们各自不同的特点。
1.热带气旋的形成过程地面相对于海平面比热容小,温度高,气流上升,海面由于大量风和水蒸气的存在,沿地面补充地面空气,海面温度低,吸收地面上升的空气,水蒸气补充空间,并在海上天空积聚,由于蒸汽层上层温度低,水蒸气体积缩小比重增大,蒸汽分子下降,在下降过程中吸热,再上升,遇冷,再下降,如此反复,气体分子逐渐缩小,最后水蒸气在蒸汽层的低温区集中,形成云,云团逐渐逐渐扩大,云内部上下对流越来越剧烈,幅度越来越大,对周围的冷却力越来越强,周围的温度降低,形成冷高压区,空气向中心热低压区流动,由于平衡产生相互补充的力使之成螺旋状流动,形成气旋。
2.各种类型热带风暴中心附近最大平均风力8-9级(风速为17.2-24.4m/s)的热带气旋。
烈风级风力,预先要有一个弱的热带涡旋存在。
强热带风暴中心附近最大平均风力10-11级(风速24.5-32.6m/s)的热带气旋。
台风中心附近最大平均风力12-13级(风速为32.7-41.4m/s)的热带气旋,在北大西洋及东太平洋叫飓风。
强台风中心附近最大平均风力达14-15级(41.5-50.9m/s)的热带气旋,伴有大暴雨,大海潮,大海啸,易造成人员伤亡,建筑物破坏。
超强台风风力>=16级,风速>=51.0m/s的热带气旋。
风最高时速可以达到300公里以上,所到之处,摧枯拉朽,陆地少见极具破坏力,在海上,海浪超过4米,漫天白沫,是世界上最严重的自然灾害之一.3. 灾害实例超强台风“海燕”2013年第30号超强台风,11月4日生成,于11月8日凌晨在菲中部东萨马省登陆,中心最大风力达到每小时314公里。
登陆菲律宾时达到17级以上,最大风速达75米/秒。
这场台风被视作菲律宾有史以来遭遇的最强台风,多个地区,已造成至少3000人死亡,10000受伤和1000人失踪,全国受灾人口多达428万余人。
(2)龙卷风灾害1.形成过程水蒸气上升到天空遇冷形成云,云团逐渐变大,云内部上下对流越来越剧烈,云团下面的水蒸气直向上升,水分子在上升过程中受冷体积越来越小,呈漏斗状。
云下气体分子不断补充空间形成了大风,当补充空间的气体极度不均匀时便产生了龙卷风。
2.特点龙卷风发生的样子可描述成一个猛烈旋转的圆形空气柱,它的上端与雷雨云相连,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转一边向前移动,当发生在海上时,会出现类似于龙吸水的现象,发生在陆地上时,卷扬尘土,卷走房屋和树木,直径小的不过几十米,一般为200-300m,只有极少数的才达到1000 m以上,寿命很短暂,一般只有几分钟到几十分钟,但它的风速却高达50-150m,极端情况下甚至超声速,当内部存在低气压时,扫过的地方犹如吸泵一般,把几乎一切轻的东西吸卷而起,形成高达的柱体,当扫过建筑物或车辆时,会使其内外产生强烈的气压卷,容易产生爆炸,总的来说,龙卷风所到之处的破坏和损失是极其严重的。
3.灾害实例2013年5月美国强龙卷美国俄克拉何马城穆尔市20日下午遭遇猛烈龙卷风袭击,确认24人死亡,大量建筑被毁。
航拍画面显示,整个遇袭社区被夷为平地,房屋屋顶消失不见,汽车相互重叠。
另外,由于燃气管道外露,一些区域起火。
(3)沙尘暴灾害1.形成原因由强风将地面大量浮沉细沙吹起,卷入空中,使得空气混浊,需要两个必备条件:一有足够强大的,持续时间长的风力,二风所吹之处土质松软干燥。
2.特点飞沙走石,日光昏暗,能见度极差,对航空,交通运输及生产有严重影响,风力强大时也对电线杆等建筑物造成破坏。
3.灾害实例2014 伊朗罕见沙尘暴6月2日,伊朗首都德黑兰遭遇了一场恐怖沙尘暴。
风速达每小时110公里,天昏地暗,大树被连根拔起,高速公路20多辆车连环相撞,如同好莱坞灾难片。
目前,沙尘暴已造成至少5人死亡,30多人受伤,许多地区电力中断,部分国际航班取消。
二.工程结构抗风设计初步1.必要性:风灾是一种自然灾害,尽管有气象卫星的帮助气象台的监测和预报日益精准,人可以在风灾来临前提前疏散,但是向房子,桥梁这些不动的建筑物却避免不了收到一定的破坏,为了减轻风对这些建筑物的破坏,必须对工程结构进行抗风设计。
2.关于风的一些物理量风压:风以一定的速度向前运动时,对阻塞物产生的单位面积压力。
风荷载:风压沿物体表面积分所得到作用力,一般有三个分力成分,以沿着风前进方向的顺向风力为主,另两个是横向风力和风扭力矩,在非细长结构影响很小,可不考虑。
平均风:以大量实测资料中风的顺风向时程曲线为依据,将顺向风力中持续10min以上的长周期稳定风,鉴于风长周期远大于结构的自振周期,所以平均风对结构的动力效应很小,可将其等效为静力作用。
脉动风:顺向风的短周期成分,一般仅仅持续几秒钟,强度随时间无规则变化,与工程自振周期相接近,将使结构产生动力效应。
3.抗风设计考虑的四个因素①基本风压Wo我国荷载规范规定,当地比较空旷平坦的地面,在离地10m高处,统计50年一遇的10min时距平均年最大平均风速,根据最大平均风速,代入伯努利方程导出公式W=1/2γ/g*v^2(γ为空气单位体积的重力,g为当地重力加速度)——⑴,即为当地的基本风压,用Wo表示。
②风压高度变化系数μz基本风压只是离平坦地面10m的风压,一般建筑物的高度不可能正好为10m,周围的地形不一定空旷平坦,公式⑴是自由气体遇到建筑物停滞的理想状况,实际工程中需加以修正,当考虑风压随高度变化时,用风压高度变化系数μz,计算非10m高度处建筑物所受的风压,我国《建筑荷载规范》将地面粗糙度分为A,B,C,D四类,每一类的风压高度变化系数可查上述规范。
③体型系数μs实际风经过建筑物,往往对正面施加压力,而对侧面和背面为吸力,可见各面上风压是不同的,在计算风压时,为了解决体型不同,风压不同的问题,引入风载体型系数,将其定义为建筑物表面受到的风压与大气中气流风压之比,用μs表示,它实际上就是各面上的风压平均值与基本风压的比值,反映各面上的压力变化,一般建筑结构的风载体型系数可查阅《建筑结构荷载规范》。
④风振系数βzβz是衡量脉动风建筑左右振动的剧烈程度,对于自振周期T<0.25s,高度<30m或高宽比<1.5的房屋,脉动风对其影响很小,取β=1,但对于高层,高耸,柔性等结构,脉动风对其影响是必须考虑的因素,在忽略扭转,且忽略横向风力的影响,只考虑顺向风力作用,此时在z处风振系数βz=1+ζ*γ*ψz/μz,其中ζ——脉动增大系数,γ——脉动影响系数,ψz振型影响系数,均有相关规范表格供取用。
4抗风设计要求综合这四个基本因素,我国1987年设计规范将垂直于建筑物表面风压标准值公式定义为 wk=βμsμzwo,得出了wk的计算公式,便清楚了实际风对建筑物各点压力分布情况。
对一般结构进行抗风设计,在设计风荷载和其他荷载作用下,结构应同时满足强度设计和刚度设计要求。
强度设计要求是指建筑物的每个部分的实际承载力要小于极限承载力/ 安全系数,这样才能保证结构不发生开裂破坏,倒塌。
刚度设计要求是指结构的变形应控制一定的范围内,尤其征对高层建筑和大跨建筑,如高层建筑在风荷载的作用下,结构顶点的水平位移和各层的相对位移要符合JGB-2002《高层建筑混凝土结构技术规程》,这样才能避免结构不会因为位移变形过大而损坏。
结论以上为风灾和工程抗风设计最初步的内容,抗风设计的理论是很复杂的,而且还不是很成熟,还有许多有待研究的,这些都是我们这一代土木工程人的责任。
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