结构抗风设计原理(简本)资料
土木工程中的风载荷效应与结构抗风设计
土木工程中的风载荷效应与结构抗风设计土木工程中的风载荷效应与结构抗风设计引言：风是地球大气系统中重要的一部分，其强度和方向对土木工程结构具有重要影响。
土木工程中的风载荷效应及结构抗风设计是保证工程结构安全可靠的关键。
本文将从风的基本知识、风载荷效应以及结构抗风设计三个方面进行探讨。
一、风的基本知识风的形成：风是由于地球表面温度和压力差异引起的空气运动。
温度差异引起的气压差异形成气压梯度，从而产生风。
风的强度：风的强度可以通过风速来表示，一般以米/秒（m/s）为单位。
根据风速的不同，可以将风分为轻风、微风、和大风等不同等级。
风的方向：风的方向是指风吹过的方向，一般以风向标来表示。
风向的测量可以通过气象仪器或者标志物来进行。
二、风载荷效应风压力：风对建筑物表面产生的压力称为风压力。
风压力的大小与风速和建筑物表面积有关。
一般情况下，风速越大、建筑物表面积越大，所受风压力越大。
风荷载：风对建筑物产生的力称为风荷载。
风荷载是指风对建筑物各部分产生的垂直和水平力。
风荷载的大小与风速、建筑物形状和高度有关。
三、结构抗风设计风荷载计算：结构抗风设计的第一步是计算风荷载。
风荷载计算可以通过风洞试验、数值模拟和规范计算等方法进行。
根据计算结果，确定结构所受的风荷载。
结构抗风设计原则：结构抗风设计的原则是保证结构在风荷载作用下不发生破坏或失稳。
具体设计原则包括增加结构的刚度、增加结构的稳定性、减小结构的风荷载等。
结构抗风设计方法：结构抗风设计方法包括选材、结构形式选择、连接方式选择等。
选材时要选择具有良好抗风性能的材料；在结构形式选择时要考虑结构的刚度和稳定性；在连接方式选择时要选择能够有效传递风荷载的连接方式。
结论：土木工程中的风载荷效应与结构抗风设计是保证工程结构安全可靠的重要因素。
了解风的基本知识，计算风荷载，并根据设计原则和方法进行结构抗风设计，可以有效保证土木工程结构的安全性。
在今后的工程实践中，需要继续深入研究风载荷效应与结构抗风设计，以提高土木工程结构的抗风能力。
建筑结构的抗风设计与控制
建筑结构的抗风设计与控制随着现代建筑技术的不断发展，抗风设计与控制对于建筑结构的安全和可持续发展至关重要。
本文将探讨建筑结构的抗风设计原理、措施与方法，并分析其对建筑的影响和作用。
1. 抗风设计的重要性建筑结构的抗风设计是指在建筑物的设计与施工过程中，考虑到气象条件和气候特点，采取相应的措施和设计原则，使建筑物能够抵御风力的作用，确保其在长期使用中的稳定性和安全性。
抗风设计对于建筑结构来说至关重要，不仅直接关系到人民的生命财产安全，还关系到建筑物的使用寿命和经济效益。
2. 抗风设计原理抗风设计的基本原理是通过减小风力对建筑物的影响，降低风力对建筑物结构的作用，增强建筑物的抵抗力和稳定性。
其主要原理包括：2.1 稳定原理：通过设计合理的结构形式、选择适当的材料和构造，使建筑具有足够的抗倾覆和抗倒塌能力。
2.2 减小风力影响原理：通过合理的立面设计、减小建筑物与风的迎角、设置遮挡物等方法，降低风力对建筑物的作用。
2.3 控制风振原理：通过合理选择阻尼系统、增加刚度和强度，控制风振的产生和传递，保证建筑物结构在风载荷作用下的稳定性。
3. 抗风设计的措施与方法为了实现建筑结构的良好抗风性能，需要采取一系列的措施与方法。
以下是一些常见的措施与方法：3.1 合理的建筑形态设计：选择具有较小风力影响的建筑形态，如流线型、圆形、卵形等，并避免棱角过多的设计。
3.2 优化构造设计：通过合理的结构配置和布置，提高结构的稳定性和抗风性能。
例如增加立杆、加强柱子和梁的抗风刚度。
3.3 选择合适的材料：选用具有良好抗风性能的材料，例如高强度混凝土、结构钢等。
3.4 设置风挡和遮阳装置：在建筑物的外立面或周边设置适当的风挡和遮阳装置，减小风力对建筑物的直接作用。
3.5 增加阻尼措施：在建筑物结构中增加适当的阻尼系统，如阻尼器、减震墩等，以减小风振效应。
4. 抗风设计对建筑的影响与作用抗风设计不仅可以提高建筑结构的抗风能力，还可以对建筑物的整体性能和舒适度产生积极影响。
混凝土抗风设计的原理与要点
混凝土抗风设计的原理与要点一、引言混凝土结构是现代建筑中最常见的结构形式之一，其设计和施工质量直接关系到建筑物的安全和使用寿命。
在建筑物的设计中，抗风设计是一项非常重要的工作。
因为建筑物受风荷载的影响较大，如果抗风设计不合理，则很容易导致建筑物倒塌或者损坏，给人们的生命和财产带来极大的危险。
因此，混凝土抗风设计在现代建筑设计中具有重要的地位。
二、混凝土抗风设计的原理1、抗风设计的基本原理抗风设计是指在风荷载作用下，建筑结构能够保持稳定的能力。
抗风设计的基本原理是通过合理的结构设计和材料选用，使建筑结构能够在风荷载作用下保持稳定，不发生破坏或者倒塌。
2、风荷载的计算原理风荷载是指风作用于建筑结构上所产生的荷载。
风荷载的计算原理是根据恒流场和变流场的原理来进行的。
恒流场是指在一段时间内风速和风向基本不变的情况下，风荷载的计算方法是按照静力学原理进行的。
变流场是指在一段时间内风速和风向存在明显变化的情况下，风荷载的计算方法是按照动力学原理进行的。
3、混凝土结构的抗风原理混凝土结构的抗风原理是通过合理的构造设计和选用合适的材料，使混凝土结构能够在风荷载作用下保持稳定。
混凝土结构的抗风原理主要包括以下几个方面：（1）强度原理：混凝土结构的强度是抗风的重要保证。
在混凝土结构的设计中，要保证混凝土强度符合设计要求，以保证混凝土结构在风荷载作用下不会发生破坏。
（2）刚度原理：混凝土结构的刚度也是抗风的重要保证。
在混凝土结构的设计中，要保证混凝土结构的刚度符合设计要求，以保证混凝土结构在风荷载作用下不会发生变形或者破坏。
（3）稳定性原理：混凝土结构的稳定性也是抗风的重要保证。
在混凝土结构的设计中，要保证混凝土结构的稳定性符合设计要求，以保证混凝土结构在风荷载作用下不会发生倒塌。
（4）减震原理：混凝土结构的减震能力也是抗风的重要保证。
在混凝土结构的设计中，要采用合适的减震措施，以减轻风荷载对建筑结构的影响，从而提高混凝土结构的抗风能力。
工程结构抗风措施方案设计
工程结构抗风措施方案设计一、引言风是自然界常见的自然现象，而工程结构抗风是建筑工程中必不可少的一项重要措施。
工程结构抗风措施的设计对于建筑的安全和稳定起着至关重要的作用，因此需要对抗风措施进行充分的分析和设计，以确保结构能够在强风的情况下保持稳定性。
本文主要针对工程结构抗风措施进行设计方案的具体讨论和分析，包括抗风措施的理论基础、结构设计的选项、抗风构件的选材以及与周围环境的相互作用等方面进行深入阐述。
二、抗风措施的理论基础1、风载荷计算在工程结构抗风设计中，首先需要对风载荷进行计算。
风载荷是建筑结构所承受的风力产生的作用力，是结构抗风设计的基础。
通常情况下，风载荷可分为静风载和动风载两种。
其中，静风载为建筑结构受风压产生的水平力，而动风载则是由于风压引起的建筑结构的振动力。
风载荷的计算需参考国家相关规范和标准，根据建筑结构的高度、风速等因素进行精确计算和分析。
对不同建筑结构，风载荷的计算方法也有所不同，需要根据实际情况进行调整。
2、风荷载的影响因素风荷载的大小和方向受多种因素影响，主要包括建筑结构的高度、形状、风向、风速、地形等。
在设计抗风措施时，需要对这些影响因素进行全面的考虑，确保结构的抗风性能得到充分的保障。
三、结构设计的选项1、结构形式选择在抗风结构设计中，需要根据建筑结构的形状和用途选择合适的结构形式。
对于高层建筑，常采用框架结构或剪力墙结构，这些结构形式能够提高建筑的抗风性能，减小结构受到的风载荷。
对于其他工程结构，需要根据具体情况选择合适的结构形式，确保结构能够在强风情况下保持稳定。
2、结构抗风设计在结构抗风设计中，需要对结构的抗风性能进行全面的分析和设计。
需要适当增加结构的刚度，减小结构的柔度，提高结构的抗风能力。
同时，还需要考虑结构的自振频率和风振频率之间的匹配度，避免结构受到共振效应的影响。
四、抗风构件的选材1、选材原则在抗风构件的选材中，需要选择具有良好的抗风性能和强度的材料，以确保结构能够在强风情况下不发生破坏。
混凝土结构的抗风设计
混凝土结构的抗风设计引言：混凝土结构在现代建筑设计中起着至关重要的作用。
风是一种主要的自然力量，它对建筑物的安全性和稳定性有着巨大的影响。
因此，在混凝土结构设计过程中，抗风设计是非常重要的一环。
本文将探讨混凝土结构的抗风设计原理和方法，并介绍一些常用的设计规范。
一、风对混凝土结构的影响风是由大气运动引起的空气流动现象，具有惊人的威力。
在混凝土结构中，风对结构的影响主要体现在以下几个方面：1. 风荷载：风的作用会产生水平荷载，即风荷载，它会对建筑物施加压力，特别是对墙体、屋顶等立面结构的垂直表面产生较大压力。
2. 气流压力分布：在流体介质中，例如风，会产生静压和动压，对建筑物施加压力。
静压主要作用于建筑物表面，而动压则作用于建筑物各个方向的边缘区域。
3. 风振：风的振动频率可以与结构固有频率共振，使得结构产生共振振动，并且可能导致结构疲劳破坏。
二、抗风设计的基本原则在进行混凝土结构的抗风设计时，需要遵循以下几个基本原则：1. 定义设计风速：根据地理位置和气象资料，确定设计基准风速。
这是设计的起点，对结构的风荷载计算和抗风设计有着重要影响。
2. 考虑结构稳定性：抗风设计的首要考虑是结构的整体稳定性。
建筑物应具备足够的刚度和强度，以能够有效抵抗风荷载产生的压力。
3. 选择合适的结构形式：设计应综合考虑结构的外形、高度、重量等因素，选择适合的结构形式，以提供较佳的风荷载抵抗能力。
4. 强化连接与节点设计：风荷载会在结构的连接与节点处集中，因此需要设计合理的连接和节点细部，以确保结构的整体稳定性。
5. 考虑风振控制：对于高层建筑或其他易受风振影响的结构，需要进行风振分析，采用相应的控制措施，如阻尼器和减振器等，来减小结构产生共振振动的概率。
三、常用的抗风设计规范在混凝土结构的抗风设计中，有一些常用的规范和标准可以作为设计参考。
以下是国际上常用的两个规范：1. ACI 318：美国混凝土协会（American Concrete Institute）发布的混凝土结构设计规范，其中包括了关于风荷载计算和抗风设计的规定。
混凝土结构的抗风设计
混凝土结构的抗风设计一、前言混凝土结构的抗风设计是现代建筑工程设计中非常重要的一部分，特别是在一些地区经常受到自然灾害的影响，如台风、龙卷风、飓风、地震等等，因此对混凝土结构的抗风能力的要求也越来越高。
本文将从混凝土结构的抗风设计的基本原理、设计规范和方法、设计计算、施工和监理等方面进行详细的阐述，希望能对工程师们在实际工作中的抗风设计提供有帮助的参考。
二、混凝土结构的抗风设计基本原理混凝土结构的抗风设计的基本原理是通过分析建筑物受到风荷载的作用，确定建筑物的抗风能力，然后根据设计规范和方法，确定建筑物的结构形式、构造和尺寸，从而保证建筑物在风力作用下的安全性和稳定性。
具体来说，混凝土结构的抗风设计应该考虑以下几个方面：1.建筑物的地理位置和环境条件：包括建筑物所处的地理位置、地形条件、气候条件、周边环境等等。
2.建筑物的结构形式：包括建筑物的平面形式、高度、开间、跨度等等。
3.建筑物的结构构造：包括建筑物的柱、梁、墙、板、框架等构件的强度、刚度、稳定性等等。
4.建筑物的风荷载：包括建筑物所受到的静风荷载、动风荷载、压力系数、风速、风向、气压等等。
5.建筑物的抗风能力：包括建筑物的抗倾覆能力、抗倒塌能力、抗风振能力等等。
三、混凝土结构的抗风设计规范和方法混凝土结构的抗风设计需要遵循一定的规范和方法，以保证设计的安全性和可靠性。
目前国内外已有许多抗风设计规范和方法，其中比较有代表性的有：中国建筑标准设计规范《建筑抗风设计规范》（GB 50009-2012）、美国建筑师协会规范《ASCE 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures》等等。
具体来说，混凝土结构的抗风设计应该遵循以下几个规范和方法：1.建筑抗风设计规范：该规范是我国建筑抗风设计的基本规范，其中包括了建筑物的风荷载计算、抗风设计的基本要求、抗风设计的计算方法、抗风结构构造的设计等等。
土木工程结构抗风的设计
2020/5/1
四、抗风设计要求
• 强度设计要求 • 刚度设计要求 • 舒适度设计要求 • 局部构件的合理设计——外墙、玻璃、女儿墙等 • 疲劳设计要求——高周疲劳
2020/5/1
2020/5/1
表1-1 高层建筑顶部水平位移与结构高之比Δ/H
结构类型
钢筋混凝土结构
钢结构
框架 框架－剪力墙 筒体及筒中筒
w1v2 1 v2
2 2g
2020/5/1
1.3 风对结构物的作用
一、风作用的类型
(1)顺风向力——由与风向一致的风力作用 (2)横风向力——结构物背后的旋涡引起结构物的横 风向(与风向垂直)力 (3)风力扭矩——由横风向力、顺风向力引起
2020/5/1
二、风作用效应
(1)使结构物或结构构件受到过大的风力或不稳定； (2)使结构物或结构构件产生过大的挠度或变形，引起外墙、
剪力墙 框架
框架－剪力墙 筒体及筒中筒
剪力墙
轻质隔墙 砌体填充墙 一般装修标准 较高装修标准 一般装修标准 较高装修标准 一般装修标准 较高装修标准 轻质隔墙 砌体填充墙 一般装修标准 较高装修标准 一般装修标准 较高装修标准 一般装修标准 较高装修标准
1/500 1/650 1/800 1/900 1/900 1/1000 1/1000 1/1200 1/450 1/500 1/700 1/800 1/800 1/900 1/900 1/1100
2020/5/1
课程内容
• 风工程基本知识
风的特性 结构上的静力风 结构上的脉动风
• 结构抗风设计
结构的风振响应(高层、屋盖、桥梁） 结构风振控制
2020/5/1
第一章 绪论
混凝土结构抗风设计原理
混凝土结构抗风设计原理混凝土结构抗风设计原理混凝土结构是一种常用的建筑结构，能够承受多种不同的荷载，包括自重、活载、静载和动载等。
在建筑中，风荷载是一种非常重要的荷载，尤其对高层建筑而言，其影响更加显著。
因此，混凝土结构抗风设计是建筑设计中必不可少的一部分。
本文将从风荷载的特点、混凝土结构的受力机理和影响因素、抗风设计的基本原则和方法等几个方面进行详细介绍。
一、风荷载的特点风荷载是指由于风的作用而产生的结构荷载，主要有两种类型：侧向风荷载和吸力风荷载。
侧向风荷载是指风向垂直于结构的荷载，主要作用于建筑物的侧面；吸力风荷载是指风方向平行于结构面的荷载，主要作用于建筑物的顶面和底面。
风荷载的大小和方向取决于风的速度、密度、流向和结构的形状、高度、表面粗糙度等因素。
二、混凝土结构的受力机理和影响因素混凝土结构的受力机理可以分为直接应力和间接应力两种类型。
直接应力是指荷载直接作用于结构的表面，如重力荷载、风荷载等；间接应力是指荷载通过结构传递到基础和地基中，再由地基将荷载传递到周围的土壤中。
混凝土结构的抗风能力受多种因素的影响，包括结构形状、高度、刚度、强度、材料和连接方式等。
三、抗风设计的基本原则和方法1. 结构的抗风能力应符合设计规范的要求，并考虑到结构的实际使用情况和风荷载的随机性。
2. 结构应采用适当的形状和截面尺寸，以增加结构的稳定性和刚度。
3. 结构应采用适当的材料和强度等级，以提高结构的抗风能力。
4. 结构应采用适当的连接方式，以确保结构的整体性和稳定性。
5. 结构应采用适当的防护和加固措施，以提高结构的耐风性能。
抗风设计的方法主要包括风荷载计算、结构分析和设计、结构检验和验收等几个方面。
风荷载计算是抗风设计的重要前提，需要考虑到风荷载的大小和方向、结构的形状和高度、地形和地貌等因素。
结构分析和设计需要采用适当的分析方法和工具，如有限元分析、计算机模拟等。
结构检验和验收主要是对结构的抗风能力进行检验和评估，包括结构的稳定性、刚度、变形和破坏等方面。
基于结构施工的抗风设计与施工控制
基于结构施工的抗风设计与施工控制在建筑工程中，抗风设计和施工控制是非常重要的环节。
结构施工的抗风设计是为了确保建筑物在强风条件下能够保持结构的稳定性和安全性，同时施工控制则是为了保证施工过程中对抗风措施的有效执行。
本文将就基于结构施工的抗风设计与施工控制进行论述。
一、抗风设计的基本原理抗风设计的基本原理是通过合理的结构设计来减小风力对建筑物产生的作用力，从而确保建筑物的稳定性。
其设计原理主要包括以下几个方面：1.1 风压计算和结构响应分析在抗风设计中，首先需要进行风压计算和结构响应分析。
通过考虑建筑物所面临的风压大小和方向，结构工程师可以确定所需采取的抗风措施。
同时，通过结构响应分析，可以评估建筑物在强风作用下的位移和变形情况，以确保结构的稳定性。
1.2 结构布置和刚度设计在抗风设计中，结构布置和刚度设计也是非常重要的。
合理的结构布置可以降低风力对建筑物的作用力；而刚度设计可以提高建筑物的整体刚度，使其能够更好地抵御风力对建筑物的冲击。
1.3 抗风构造和材料选择抗风构造和材料选择也是抗风设计的重要方面。
合理选择抗风构造和材料，可以增加建筑物的抗风能力。
例如，在高风区域，可以选择更坚固的结构构造和更坚固的材料，以增加建筑物的稳定性。
二、施工控制的关键措施除了抗风设计外，施工控制也是确保建筑物抗风的关键环节。
以下是施工控制的关键措施：2.1 施工安全监测在施工过程中，需要对建筑物的结构变形和位移进行安全监测。
通过定期监测，可以及时了解建筑物结构的变化情况，并采取相应的措施来保证施工的安全性。
2.2 施工过程中的临时支撑在施工过程中，临时支撑是非常重要的。
临时支撑可以提供额外的支撑和保护，确保施工过程中的结构稳定性。
临时支撑的设计和施工应严格依照相关规范进行。
2.3 施工工序和施工顺序的控制在抗风施工中，施工工序和施工顺序的控制也是非常重要的。
合理的施工工序和施工顺序可以最大程度地减少施工过程中的风险，并保证施工的顺利进行。
第5章 结构抗风设计
5.1.2.2 风振响应分析
在第 4 章中介绍结构风致振动的类型及分析方法，但并非所有的结构的脉动风响应都显 著，对于柔性结构属于风敏感结构，需要同时考虑风的静力和动力作用，但等效静风荷载的 确定较为繁琐；对于刚性结构，其风致动力放大效应可以被忽略，仅需考虑风的静力作用即 可。
系数，基本风压和风压高度变化系数已在前面做了介绍，下面将介绍风荷载体型系数和风振
系数。
5.1.2.1 风荷载体型系数
建筑物上某点的风荷载体型系数 μsi 是指风作用在其表面上所引起的实际压力（或吸力） wi 与来流风的速度压 ρUi2/2 的比值，即：
si
wi
U
2 i
2
(5-6)
式中，Ui 为测点高度的平均风速。 由于大气边界层中建筑物的风压分布是不均匀的，因此，在实际工程中，通常采用整个
wa (z) w0
U
2 a
(
z
)
2
U
2 0
2
(5-1)
将式错误！未找到引用源。代入式(5-1)，并将 ZG0 =350m， z0 =10m，0 =0.15 代入得：
z
(z)
(
z ZGa
)2
(
ZG0 z0
)20
=2.905(
z ZGa
)2
根据不同的 和 ZGa，可得到不同地貌下的风压高度变化系数分别为：
结构基本信息结构类型外形动力特性等建造地风场基本信息基本风压地貌类型是否存在特殊地形等依据荷载规范风洞试验或相关资料主体结构抗风设计围护结构抗风设计结构是否需要考虑风振确定体型系数平均风荷载动力效应等效风荷载确定局部体型系数阵风系数围护结构设计风荷载主体结构设计风荷载顺风向横风向扭转风振静力效应是图51结构抗风设计的基本流程511风场基本信息5111基本风压基本风压w0是由基本风速通过伯努利方程即式错误
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二章
作用于结构上的风荷载
由于自然风的湍流特性，风速可分成准定 常的时均风速和非定常的脉动风速，因此， 作用在建（构）筑物上的风荷载包括平均 风荷载和动态风荷载两部分。
平均风荷载
1）力和力矩 对于建（构）筑物来说，平均风荷载主要指作用在 建（构）筑物上的风力，包括顺风向力Fx（阻力）、 横风向力Fy（侧力）、竖风向力Fz（升力）、顺 风向弯矩My（倾覆力矩）、横风向弯矩Mx（横侧 力矩）和扭矩Mz。
（α=0.16,zba=10,zg=350m)；
——C 类指有密集建筑群的城市市区（α=0.22,zba=15,zg=400m)； ——D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区（α=0.30,zba=20,zg=450m) 。
4）风载体型系数 为了得到各种建（构）筑物表面风压的大小 和分布，目前，主要通过风洞试验测量模型 上各点的压力系数，即
5）平均风荷载计算
w( z) s ( z) z ( z) w0
平均风荷载的用途：进行静风作用下的结构内力和位移 分析。
动态风荷载
1. 顺风向风荷载 脉动风作用在建（构）筑物上的荷载除了平均风 荷载外，还有动态风荷载。动态风荷载一般分为 顺风向动态风荷载和横风向动态风荷载。 1）风振系数 在我国的建筑荷载规范中，采用等效静力荷载 来表示脉动风引起的顺风向动态风荷载，即用平 均风荷载乘以荷载风振系数（简称风振系数）z。
风荷载和动力响应的特点
1）不同冷却塔的平均压力分布不同，压力分布除了 取决于塔的几何形状、雷诺数和塔体表面粗糙度 外，还与近地风特性等有关。 2）在60 120范围内，表面粗糙的冷却塔比 表面光滑的冷却塔的脉动风压系数值要小。另外， 在不同雷诺数和不同高度处，冷却塔的脉动压力 系数也是不同的。
电视塔风荷载和结构响应特性有以 下的一些特点：
1)作用在电视塔上的风荷载主要是顺风向力和顺风 向弯矩，横风向力和横风向弯矩很小；雷诺数对由 圆柱体构件组成的电视塔的风荷载有一定的影响。 2)对于电视塔这类高耸构筑物结构，由于其柔度大， 阻尼小，在风的作用下，结构响应非常显著。一般， 横风向响应与顺风向响应值有相同的量级，有时， 横风向响应要大于顺风向响应。
第一章 结构风效应、结构抗风设计理论的发展
1.发展概述
茅屋为秋风所破歌 八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅。 茅飞渡江洒江郊， 高者挂罥长林梢，下者飘转沉塘坳。
• 1890年，澳大利亚W. C. Kernot建筑 物模型屋面上的风压分布。 • 1894年，丹麦J. O. Irminger也在风洞 中测量了建筑物模型表面上的风压分 布，并与实测结果进行了比较。 • 1889年，法国G. Eiffel在设计当时世界 最高（300m）的巴黎埃弗尔铁塔时， 计算了塔的挠度；铁塔建成后，他又 在地面用望远镜测量了塔顶移动的轨 迹呈椭圆形，平均挠度为7~8cm
冷却塔
冷却塔是火力发电厂或核电站的重要设施之一， 随着发电机组容量的增加，用来冷却循环水的大 型冷却塔的高度已超过150m，属于高耸结构。早 在1965年，英国渡桥电站的八座呈双排交错布置 的高114m的双曲型冷却塔在强风的作用下倒塌了 三座，倒塌的冷却塔为2A、1A和1B，如图所示， 经研究分析后认为倒塌的主要原因是设计时风荷 载取值偏低，另外，冷却塔群的平面布置也不尽 合理。在这以后，冷却塔倒塌事件仍时有发生， 因此，对冷却塔的风荷载和结构响应的研究，一 直是风工程领域中的一个重要内容。
2)动态风荷载计算 作用在建（构）筑物上的动态风荷载可表示为
w( z) z ( z) s ( z) z ( z)w0
2. 横风向风荷载
与顺风向风荷载相比，建（构）筑物在横风向的 动态风荷载的产生机理比较复杂，它主要是由来 流湍流，尾流旋涡以及建（构）筑物本身的振动 所产生。目前尚无通用的解析方法来计算建（构） 筑物的横风向荷载，一般依靠风洞试验来获得。
2）风压 当风以一定速度向前运动遇到阻碍时，将对阻 碍物产生压力。
伯努利方程
1 2
V P const
2
V=0，得到最大静压力P0。
在建（构）筑物结构设计时，可以将平均风荷载的 大小用风压来表示的。当速度为V的气流流经建 （构）筑物上时，作用在其单位面积上的风的动压 （又称风压，净压力）可表示为
2. 风对结构的作用
• 使结构或其构件受到过大的风力或不稳定 • 使结构或其构件产生过大的变形，引起外墙、 外装饰材料的破坏 • 由风振作用导致的结构或其构件的疲劳破坏 • 由于结构气动弹性失稳，加剧了结构在风中 运动产生的风荷载 • 过大的振动导致建筑物使用者的不舒适感 • 行人高度风环境的舒适性
基本风压的获取途径
1）可根据建筑结构荷载规范（GB 50009— 2001 )确定; 2）对于特定地区，可根据年最大风速（一般25年，至少 10年）通过统计方法确定50年一遇的最大风速； 3）大于50年重现期，应根据年最大风速通过统计方法确 定重现期内一遇的最大风速。
3）风压高度变化系数 基本风压是在标准地貌（当地比较空旷平坦 地面上）10m高度处的风压值。但是在建 （构）筑物结构设计时，需要知道任一地貌 和任一高度z处的风压wz与基本风压w0的关 系，因此，引入了风压高度变化系数z，即
按现行规范的定义
z 1 v z / z
式中ξ—脉动增大系数； υ—脉动影响系数； φ(z) —振型系数； μz—风压高度变化系数 严格地讲，风振系数只对简单形状的高层建筑或高 耸结构较适用。对于形状较复杂的结构，则存在平 均风荷载大，动态风荷载小，或刚好相反的情况， 这时，采用风振系数往往给出偏差较大的估计。另 外，它也不适用于大跨度屋面结构。位移风振系数 是另外一种可以采用的参数。
在脉动风作用下，结构的风振系数定义为总风力 的最大概率统计值与最大设计风速下的静风力之 比。即
ws ( z ) wd ( z ) wd ( z ) ( z ) 1 ws ( z ) ws ( z )
（1）对于高耸结构，第一振型对响应的贡献 起决定性作用；（2）结构的最大内力按各阶 振型的平方和开方计算，高阶振型对响应的影 响比第一振型小；（3）动力荷载在总荷载中 仅是其中一部分，高阶的贡献并不重要。
烟囱
单筒烟囱动态响应的特点：在高风速时，位移 响应主要来自横风向响应。研究结果还表明： ①在临界雷诺数下，有烟排放时对烟囱位移响 应的影响可以忽略；②在临界雷诺数下，烟囱 的结构响应和风向角无关；③烟囱的固有频率 对结构响应有明显的影响，当烟囱的结构阻尼 很大时，则负气动阻尼的影响可以忽略。
pi p C pi 1 V 2 2
在得到建（构）筑物表面各点的压力系数值后， 要对其进行加权平均，得到该表面的风载体型 系数s(z)，即
s
C
j 1
n
pj
A j
A
当测压点均匀布置时
s
C
j 1
n
pj
n
误差<2%
由于沿建（构）筑物高度方向各点的基本风 压不同，因此，实际计算时可沿高度分区域 进行，在每个区域内可认为其风载体型系数 和风压高度变化系数均为常值。 风载体型系数主要取决于建（构）筑物的体 型，在国内外建筑结构荷载规范中，给出了 各种典型的单体建（构）筑物的风载体型系 数，可供参考使用。当建（构）筑物的体型 变化较大时，或者位于密集的建筑群中时， 则应通过风洞试验来确定其风载体型系数， 以进行合理的结构设计。
1 2 w V 2
由于空气密度随地理位置的不同而不同，因此，又 提出了基本风压的概念。基本风压是以当地比较空 旷平坦地面上，离地10m高度处统计的50年一遇的 2 V 10min平均最大风速V0为标准，按 1 0 确定的风压 2 值，用w0表示。Fra bibliotek基本风压的特点
1）设定的重现期为50年 2）全国基本风压不小于0.3KN/m2； 3）东南沿海地区的风压比内陆地区大； 4）全国最大基本风压达0.9KN/m2。
wz z w0
10 z z ( z ) 3.12 z 10 g
2 2
地面粗糙度可分为A、B、C、D 四类： ——A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区（α=0.12,zba=5,zg=300m)； ——B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区
建（构）筑物横风向响应远比顺风向 响应复杂，其激励机理与气动弹性联 系在一起。虽然已有不少学者对横风 向响应进行了研究，但至今还没有从 基本原理出发推导出计算建（构）筑 物横风向响应的解析公式。 在建（构）筑群中，各建（构）筑物 间的空气动力干扰一直是人们十分关 注的问题，自80年代后，许多学者对 此进行了研究。
Ferrybridge 热 电厂冷却塔群 H: 116m D: 93m
20世纪50年代后，人们开始研究建 （构）筑物的结构响应问题，美国 Liepmann首先研究了由大气湍流产生 的结构响应。但将Liepmann理论应用 到建（构）筑物时，需要发展近地脉 动风的模型。1961年，加拿大 Davenport提出了这种模型，并在此基 础上建立了计算建（构）筑物顺风向 响应的方法，并编入了建筑结构荷载 规范。
3）冷却塔刚性较强，因此结构响应很小。
群体干扰问题
英国度桥电站冷却塔倒塌的原因
喉部处平均压力分布
不同高度处平均压力分布
倒塌的三座冷却塔均处于前排冷却塔的尾 流区时，电站建筑物和群塔的布置对他们 的平均压力分布和脉动压力分布均产生明 显影响。特别是1A塔。由于压力分布的变 化，使背风区的冷却塔在其子午线方向上 的应力要比迎风区的冷却塔高出10%~20%。
第三章 建（构）筑物风荷载和结构响应特性
主要讨论高层建筑、冷却塔、电视塔、烟 囱、架空输电线路系统、低矮建筑等建 （构）筑物的风荷载和结构响应的基本特 性。
风作用下，矩形截面高层建筑的风荷载和结构响应特性有以 下的一些特点： （1）顺风向平均风荷载大于横风向平均风荷载；横风向动态风 荷载大于顺风向动态风荷载。 （2）地貌条件对动态风荷载有影响，在B类风场中（即平坦地 貌）顺风向动态风荷载要比D类风场中（即粗糙地貌）小，但 横风向动态风荷载则相反。 （3）在通常风速下，结构的横风向响应及顺风向响应都随风速 的增大而增大。当风速大到邻近结构涡振风速时，由于受涡激 力的作用，横风向响应将随风速急剧增大，在涡振风速时出现 峰值。但当风速超过结构涡振风速而继续增大时，横风向响应 往往要回落到一定值，然后再随风速的增大而增大。 （4）旋涡脱落所引起的涡激力对横风向响应和顺风向响应都有 贡献，但是，在横风向上其频率为旋涡脱落频率，而在顺风向 上其频率接近于两倍旋涡脱落频率，横风向响应大于顺风向响 应。 （5）随着风速的增大，结构响应受风向的影响也增大。通常， 当 = 90时，结构响应最大； = 45时，结构响应最小。 （6）通常，在D类风场中（即粗糙地貌）的结构响应最大，B类 风场中次之，均匀风场中最小。