荷载 与结构设计原理论文

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工程荷载与可靠度设计原理论文

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工程荷载与可靠度设计原理论文工程结构荷载与可靠度设计原理课程报告——工程与民用建筑结构设计荷载计算荷载是工程结构设计中的重要方面,也是着手工程设计需要解决的重要问题,而概率可靠度方法已经成为各类工程结构(房屋、桥梁、地下建筑、道路等)设计的理论基础。

通过对工程结构荷载与可靠度设计原理这门课的学习,我全面、系统地了解了工程结构各类荷载的基本概念及其确定方法,以及结构可靠度的设计原理。

工业与民用建筑,即我们所说的房屋建筑,包括上部结构和下部结构两部分。

上部结构指地面以上的部分,下部结构指的是地面以下部分,即基础和地基。

进行建筑结构设计,要做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,必须遵循《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)的规定,使结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。

超过了结构的设计使用年限,结构还可以继续使用,但是其可靠度指标可能会降低。

普通房屋和构筑物的设计使用年限一般为50年。

结构设计一定要遵循国家规范,如《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)等。

结构设计包括三个部分:一是荷载,二是结构抗力,三是结构设计方法。

各类工程结构的最重要功能,就是承受其生命全过程中可能出现的各种荷载。

进行结构设计的时候,荷载取值的大小以及应当考虑的荷载类型,都将直接影响到结构工作时的安全性。

荷载的代表值分为标准值、准永久值、频遇值和组合值。

规范规定永久荷载应采用标准值为代表值,可变荷载应根据设计要求采用相应的值作为代表值,偶然荷载应按建筑结构的使用特点确定其代表值。

通常设计中考虑的荷载为重力荷载、风荷载和地震作用。

重力荷载中,又包括永久荷载(材料自重)、可变荷载(楼面均布荷载、屋面均布荷载、屋面雪荷载)。

规范中对于楼面均布荷载的标准值、频遇值、组合值和准永久值系数,梁、柱、墙、基础荷载折减值系数,屋面活荷载,积灰荷载,施工检修荷载和栏杆水平荷载,吊车荷载,雪荷载等都做了强制性规定。

哈工大荷载与结构设计方法报告论文-结构构件材料性能抗力因素的基本原理与统计调查

哈工大荷载与结构设计方法报告论文-结构构件材料性能抗力因素的基本原理与统计调查

结构构件材料性能抗力因素的基本原理与统计调查摘要:结构构件的抗力是现在结构工程研究的一个很重要的方面。

影响材料抗力的因素主要有三类,其中一个很重要的因素就是材料性能的影响。

不同材料所组成的结构,其材料性能与抗力有很大的区别,主要体现在弹塑性,强度,抗冲击性等方面。

对不同材料的性能进行研究,统计其抗力系数,对不同材料间进行比较,对比,应用时选择性能最合适的进行设计,将使材料的抗力得到完美的保证。

1、引言在现代结构中,随着我们对材料的研究的加深,我们发现,影响材料抗力的因素主要有三大类,其中,材料性能是一个很大的因素,在此,我们小组对材料性能进行了相对深入的调查,对材料性能对结构抗力的影响有了更深一步的了解。

2、结构构件抗力因素的基本原理结构的构件性能主要是指材料的宏观性能,如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。

在实际生活生产中,我们的工程材料不可能是理论中的,他们或多或少的存在各种缺陷,同时在施工过程中,由于技术以及施工技术的差距,也会产生各种各样的问题,所以在实际工程中,我们所使用的结构构件存在着很大的缺陷,真是这些缺陷,使我们的抗力也是随机性的。

它们是设计各种工程结构时选用材料的主要依据。

各种工程材料的力学性能是按照有关标准规定的方法和程序,用相应的试验设备和仪器测出的。

表征材料力学性能的各种参量同材料的化学组成、晶体点阵、晶粒大小、外力特性(静力、动力、冲击力等)、温度、加工方式等一系列内、外因素有关。

材料的各种力学性能分述如下:材料在外力作用下发生变形,如果外力不超过某个限度,在外力卸除后恢复原状。

材料的这种性能称为弹性。

外力卸除后即可消失的变形,称为弹性变形。

表示材料在静载荷、常温下弹性性能的一些主要参量可以通过拉伸试验进行测定。

对于韧性材料,有弹性和塑性两个阶段。

弹性阶段的力学性能有:①比例极限。

应力与应变保持成正比关系的应力最高限。

当应力小于或等于比例极限时,应力与应变满足胡克定律,即应力与应变成正比。

荷载与结构设计方法原创论文2

荷载与结构设计方法原创论文2

《荷载与结构设计方法》前六章总结XXX(哈尔滨工业大学(威海))摘要:结构在各种环境因素作用下产生效应(应力、位移、应变、裂缝等),工程结构设计的目的就是要保证结构具有足够的抵抗自然界各种作用力的承载能力,并将结构变形控制在满足正常使用的范围内。

结构上的作用是指能使结构产生效应的各种原因的总称:一种是直接作用于结构上的集中力和分布力(例如结构自重、风压力、水压力、土压力等);另一种是间接作用于结构上的外加变形和约束反力(例如基础沉降、材料收缩和徐变、温度变化引起的内力变化等)。

荷载代表值是考虑荷载变异特征所赋予的规定量值,工程建设相关的国家标准给出了荷载四种代表值:标准值,组合值,频遇值和准永久值。

"Load and structural design methods," concluded the first six chaptersStructure under the action of various effects of environmental factors (stress, displacement, strain, cracks, etc.), engineering structures designed to ensure that the structure is to have sufficient force to resist the carrying capacity of various natural and structural deformation control in meeting normal range. The role of the structure is the structure of effects to make the general term for a variety of reasons: one is directly on the structure of the concentration and distribution of power (such as structural weight, wind pressure, water pressure, earth pressure, etc.); another species is the indirect effect on the structural deformation and external constraint forces (such as foundation settlement, shrinkage and creep, the internal forces caused by changes in temperature, etc.). Load value is considered representative of load variability of the provisions given value, construction-related national standard load of four representative values are given: the standard value, combined value, frequent value and the quasi-permanent value.引言作用的正确分析与计算关系到结构设计时的经济性,使用时的安全性,维护时的有效性。

议关于土木工程的结构设计和工程荷载

议关于土木工程的结构设计和工程荷载

议关于土木工程的结构设计和工程荷载在土木工程中结构的设计和荷载的计算之间具有很重要的关系。

为了保证建筑工程的质量,就必须要加强结构的设计工作,同时还需要重视荷载对结构的影响。

在保证结构合理、安全的基础上,最大限度的节省工程费用,使得这个建筑工程的经济效益达到最大。

本文对土木工程的结构设计和工程荷载进行了探讨。

标签:土木工程;结构设计;工程荷载一、土木工程结构设计方法1、结构可靠度设计方法概率论的不断完善和成熟为可靠度设计方法提供了可靠的理论依据,随之有人提出了结构可靠度的设计方法,该种设计方法有三个特点,第一,在设计时根据不同的极限状态进行,主要包括耐久性极限状态、承载力极限状态以及正常使用极限状态;第二,通过数据统计的方法来确定荷载标准值,统计相应的调查数据;第三,依据确定的目标概率来标定抗力系数与荷载。

2、容许应力设计方法容许应力设计方法是Navier在弹性理论结构的基础上提出来的结构设计方法,在使用容许应力设计方法时,一定要充分考虑到所有的不确定因素,当然其中也包括荷载和抗力,在考虑不确定因素时,一定要把不确定的因素都安排在同一个系数上,以确保考虑不确定因素的完善性。

对土木结构建设时所用的建筑材料没有固定的、统一的标准,也不用考虑建筑材料的塑性等方面的因素,材料的能力对于容许应力设计方法的使用影响不大,安全系数也没有什么计算公式和标准,完全是靠设计者的经验。

3、破损阶段设计方法破损阶段设计方法是在20世纪被前苏联的学者经过大量的实验,在按破损阶段的基础上研究得出的,破损阶段设计方法在使用时和容许应力设计方法一样,对于所要考虑的所有的不确定因素,都要在同一个系数上,否则将会影响土木工程结构设计的科学性,安全系数也一样是靠经验来确定,但是,破损阶段设计方法在使用时,要充分考虑到建筑材料的塑性能力,以提高破损阶段设计方法的科学性、安全性和耐久性。

4、多系数极限状态设计方法当把土木工程的某一结构的功能被发挥到临界线时,并且还符合土木工程结构设计的规章制度,那么这个临界线就是该结构的极限状态,如果所设计的土木工程结构不能达到这个要求,就说明土木工程的结构没有达到土木工程设计的要求。

荷载与结构设计论文

荷载与结构设计论文

荷载与结构设计论文影响结构可靠度的不确定性因素分析及研究1.引言结构可靠度是指结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。

换句话说,结构可靠度方法要解决的根本问题是:在给定一个或多个材料特性或几何尺寸,而这些特性具有随机的或不完全知道的性质,以及在某些方面,结构上作用的荷载具有随机的或不完全知道的特性的情况下,结构按预定方式工作的概率是多少?工程结构要求具有一定的可靠性,是因为工程结构在设计、施工、使用过程中具有种种影响其安全、适用、耐久的不确定性. 这些不确定性大致有以下几个方面.1.事物的随机性. 所谓事物的随机性,是由于事件发生的条件不充分,使得在条件与结果之间不能出现必然的因果关系,从而事件的出现与否表现出不确定性,这种不确定性称为随机性. 研究事物随机性问题的数学方法主要有概率论、随机过程和数理统计.2.事物的模糊性. 事物本身的概念是模糊的,即一个对象是否符合这个概念是难以确定的,也就是说一个集合到底包含哪些事物是模糊的,非明确的,主要表现在客观事物差异的中间过渡中的“不分明性”,即“模糊性”. 研究和处理模糊性的数学方法主要是1965年美国自动控制专家查德(L.A.Zadeh)教授创始的“模糊数学”.3.事物知识的不完善性. 事物是由若干相互联系、相互作用的要素所构成的具有特定功能的有机整体. 人们常用颜色来简单地描述掌握事物知识的完善程度,并把事物(或称系统)分为三类:白色系统、黑色系统、灰色系统. 对知识的不完善性处理还没有成熟的数学方法,在工程实践中只能由有经验的专家对这种不确定性进行评估,引入经验参数. 例如, “待建”桥梁未来承受的车辆荷载可引入经验的发展系数,作为一种权宜的处理方法.2. 结构可靠性基本理论与方法2.1 一次二阶矩法:按照现行结构可靠度设计统一标准的定义,结构可靠度为结构在规定的时间内和规定的条件下完成预定功能的概率。

结构可靠性理论的研究,起源于对结构设计、施工和使用过程中存在的不确定性的认识,以及结构设计风险决策理论中计算结构失效概率的需要。

荷载与结构设计之我见

荷载与结构设计之我见

荷载与结构设计之我见[摘要] 进入新世纪以来,我国工程领域整体工作水平大幅提升,各类工程建设均呈现出更加复杂、多变的设计建造趋势,建筑工程中这一趋势尤为明显。

近年来,建筑工程设计人员进一步加强了关于荷载取值与结构设计工作的研究,致力于深入把握荷载及结构设计二者的相关理论,通过调和二者之间关系,推动工程的优化设计。

本文便以建筑工程为主题,通过分析荷载含义、荷载效应的组合方式,以及结构设计的含义与方法,谈论了二者的关系。

[关键字]建筑工程荷载结构设计关系建筑工程在应用过程中会受到来自外界环境及工程内部的各种荷载的影响,而决定其结构的具体设计与使用状况,为工程的沉降或者变形等问题埋下触发的契机。

因此,设计人员在进行建筑结构设计的过程中,必须严格深入地把握设计工作的各种影响因素,并认真地立足于不同的荷载效应组合形式对结构的要求,来组织开展具体的设计工作,以使建筑工程的设计建造达到标准的寿命期限。

可见,在进行建筑结构设计时,采用合理的荷载效应组合值,才能有效地保证结构的安全性、耐久性等,为此设计人员不断地加强了对于其设计工作的研究。

1 荷载含义与荷载效应组合概念1.1 含义根据我国建筑工程领域中结构设计术语方面的专业规定来讲,荷载便是某种作用的具体体现,指的是使结构或构件产生内力或变形的外力或其它因素,或习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用,则被命名为荷载。

荷载是造成结构的约束或外加变形的主要因素。

分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。

(1)永久荷载。

在结构使用期间,其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计,或其变化是单调的并能趋于限值的核载。

(2)可变荷载。

在结构使用期间,其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可以忽略不计的核载。

(3)偶然荷载。

在结构设计使用年限内不一定出现,而一旦出现其量值很大,且持续时间很短的荷载。

1.2 组合方式按极限状态设计时,为保证结构的可靠性而对同时出现的各种荷载采用不同的组合方式。

荷载与结构设计方法学习总结论文

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荷载与结构设计方法学习总结论文荷载与结构设计方法学习总结论文对于土木工程专业学生而言,工程结构是我们学习围绕的中心,而工程结构设计又是其中的一个重要环节。

工程结构有两项基本功能:一个是提供良好的为人类生活和生产服务,满足人类使用要求、审美要求的结构空间和实体;另一个是承受和抵御结构服役过程中可能出现的各种环境作用。

很多工程结构的设计都基于对荷载的设计,每一个工程结构都要承受各种各样的荷载作用,如房屋结构要承受自重﹑人群和家具以及设备重量﹑风荷载﹑地震作用等;桥梁结构除了要承受本身自重﹑各种附加恒载﹑人群荷载外,还要承受车辆荷载﹑车辆制动力和冲击力﹑风荷载﹑地震作用﹑撞击力和曲线桥梁车辆离心力等。

这些力或荷载通过直接作用将使结构产生内力和变形,除此之外还有温度变化﹑材料的收缩和膨胀等的间接作用引起的结构的振动﹑约束变形或外加变形。

荷载和间接作用统称为作用。

总而言之,荷载效应和间接作用效应在工程应用中无处不在。

作用的分类方法有很多,不同的分类方法反映了作用的某些基本性质或作用效应重要性的不同。

以下对其进行分类:1)按随时间的变异分类:1.永久作用 2.可变作用 3.偶然作用2)按随空间位置的变异分类:1.固定作用 2.自由作用3)按结构的反应特点分类:1.静态作用 2.动态作用我国工程结构的设计方法经历了容许应力法、破损阶段法、极限状态设计法、和概率极限状态设计法四个阶段。

其中容许应力法是建立在弹性理论的基础上;破损阶段法是考虑结构在材料破坏阶段的工作状态进行的结构设计的方法;极限状态法进一步将结构的极限状态分为承载力极限状态和正常使用极限状态;概率极限状态设计法是以概率理论为基础,根据统计分析确定可靠概率来度量结构可靠性的方法。

作用的正确分析与计算关系到结构设计时的经济性,使用时的安全性,维护时的有效性。

作用作为结构破坏的唯一因素,所以正确分析与计算很重要。

由于作用在结构上的作用很复杂,所以对作用进行适当的简化非常必要。

建筑结构设计论文荷载取值论文

建筑结构设计论文荷载取值论文

建筑结构设计论文荷载取值论文【摘要】荷载值的准确确定不仅是建筑结构设计中的重要组成,这也是建筑体的安全性与稳定性的一个决定因素。

想要让荷载值的确定工作更为科学与高效,这不仅需要增强对于这部分工作的理论研究,设计人员提升自己的专业化素养也很重要。

只有从多方面做出改善才能够让建筑结构荷载值的确定更为准确。

一、建筑结构设计中荷载值相关问题探讨1.结构设计中的荷载取值随着我国建筑业的不断发展,建筑体的形态越来越多样,建筑体的构造也越来越复杂。

这些都使得建筑体的荷载量越来越大。

建筑体荷载值的确定在整个结构设计中非常重要,这将会是保障建筑体的抗震性与稳定性的基石。

通常建筑荷载值的确定会有一般流程,首先会根据项目的实际情况建立相关的荷载概率模型,在此基础上再来进一步展开参数的研究与分析工作,这样才能够更为准确的确定荷载值。

2.建筑结构荷载的分类施加在结构上的集中力或者分布力称为荷载。

荷载根据时间的长久分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

永久荷载是施加在工程结构上不变的(或其变化与平均值相比可以忽略不计的)荷载。

如结构自重、外加永久性的承重、非承重结构构件和建筑装饰构件的重量、土压力等。

恒载在结构的设计中必须考虑其长期效应,因为在建筑体的整个使用期内它是持续施加于结构之上的。

可变荷载是施加在结构上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载。

可变荷载的随机性表现在空间的变异方面,变化和平均值难以忽略,包括建筑上的活动人群、自然界的风、雨、雪荷载等。

偶然荷载有可能出现的荷载,而且一旦出现,量值较大,包括地震、汽车撞击作用等持续很短的荷载等。

3.荷载值确定的重要性在建筑结构设计中荷载值的确定非常重要,这不仅是结构设计中的一项基础工作,也能够直接决定建筑体的安全性与稳定性。

荷载值的准确确定将能够明确整个建筑体的结构内力,在此基础上才能够进一步展开相关的结构计算。

如果无法明确建筑体的荷载值,或者是对于荷载值的确定有偏差,这很容易造成建筑体的结构形变,会使得建筑体的寿命降低,甚至产生安全事故。

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风荷载对结构的影响浅析
摘要:风荷载是结构物结构设计主要考虑的荷载之一。

风荷载是由空气从气压大的地方向气压小的地方流动形成的,具有随机性,研究其对结构的影响时,以等效静风荷载对其
进行描述。

风荷载对结构物的作用主要有垂直结构物方向和平行于结构物方向,对结构物的产生的效应以达文波特模型进行描述。

随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。

一般而言,高层建筑物占地面积少,建筑面积大,造型独特,相对集中。

这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。

但是高层建筑物上风荷载也越来越大,导致水平荷载不断增大。

因此,高层建筑物需要充分考虑风荷载的影响。

关键词:静风荷载;达文波特模型;影响
引言
风荷载对结构物,特别是高层建筑的影响是设计结构所需重点考虑的因素,本文通过对风荷载的研究,对风荷载有一个整体的了解,对以后结构设计中遇到的风荷载影响的解决有所帮助。

1.风荷载
1.1.风荷载的基本特性
风荷载是由空气从气压大的地方向气压小的地方流动形成的。

由于自然界本身的复杂性,自然风表现出很强的随机性,一般通过数理统计方法得到其统计规律。

在靠近地球的某一高度范围内,由于地表摩阻力的影响,风速的平均值将随高度的增加而增大,达到一定高度时,摩阻力将消失,风速趋于常速,此高度称为梯度风高度,该高度以下即为大气边界层。

绝大多数工程结构都处于这一范围内,因此结构风工程通常也只关心大气边界层内自然风的基本
特性。

大量的实测记录表明:大气边界层中的风可分为长周期的平均分和短周期的脉动风。

其中平均风是定常的,而脉动风则反映了大气边界层的紊流特征。

1.2. 等效静风荷载
风荷载实际上是一种随机时变活荷载,为了设计方便,迄今为止,世界各国的高层建筑结构设计,都是将风荷载转换为确定性的静力等效风。

平均风速是随时间和空间变化湍流风的叠加,并且用概率的方法来描述风场。

湍流风产生脉动风荷载,其大小取决于结构的体型和其他相关因素。

因此作用在结构上的风荷载总是脉动荷载。

在均值为特征风荷载统计分布中,是以持续周期为10min 的暴风中出现的最大风荷载作为一个样本的。

特征风荷载F max 可以用10min 内的风载均值Fq 与峰值因子kp 同其标准差 σF 乘积之和表示:
max q p F F F k =+σ (1.2.1)
结构的特征响应应如应力、变形,同样可以表述为结构响应均值加上峰值系数与其标准差的乘积。

“等效静载”概念表示的是静载在结构上作用响应与在结构或构件上由实际脉动风荷载所产生的响应相等。

其中脉动风荷载与顺风向湍流强度I U 的2倍成正比。

标准差为
2F q F I σ= (1.2.2)
上式表明阵风系数等于特征风载Fmax 与平均风载Fq 的比值
max 12p q
F k I F ϕ==+ (1.2.3) 由于缺乏大型结构物表面压力的相关系数,因此用背景湍流系数b k 对荷载整体系数进行折减,对点状结构b k =1。

只有湍流旋涡尺寸比结构或构件尺寸大或与其相当时,才对b k 有影响。

一般情况下,湍流旋涡尺寸比结构尺寸小得多,其影响可忽略。

在许多规范中,结构有限面积的极值响应,可用“等效静阵风”概念来估算。

未受干扰脉动风的脉动风速压或在一点测得表面风压的时间序列,通过取均值来去除或过滤掉持续周期明显小于5-15s 的高频脉动。

截断频率的选择应视所研究结构大小而定。

2.作用在结构物上的风荷载
2.1.风荷载的作用
当未受干扰的气流流向建筑物时,被迫从建筑物的侧面或顶部通过,在建筑物的立面、山墙、屋顶产生压力或吸力区。

压力与吸力分别指空气压力高于和低于大气压,在以下图中压力用正号表示,吸力用负号表示。

(一)垂直建筑里面的风。

屋顶风载取决于屋面的形状。

双坡屋顶的屋面坡度大约超过35︒时,迎风面屋顶受压力作用,背风面屋顶受吸力作用,如图1、图2所示。

对于平屋顶和屋面坡度小于15︒的双坡屋
︒︒间的双坡屋顶,在屋面迎风面压力与吸顶,整体屋面都受吸力作用。

屋面坡度在15~30
力同时存在。

图1 作用在外墙和双坡屋顶的风荷载。

风向垂直于建筑物的纵向
30︒和45︒双坡屋顶的压力和吸力分布图
图2 屋面坡屋顶分别为
(二)平行于建筑里面的风
当风沿建筑物的面流动时,屋面受吸力作用。

靠近迎风山墙顶部的吸力最大。

作用于双坡
屋面的吸力比四坡屋面大。

在飓风地区,该效应对屋面的破坏作用有显著的影响。

在上述地区,四坡屋面的结构常常免遭破坏,而平屋面和双坡屋面则因受强烈的飓风作用被掀走。

如果在易遭受严重飓风作用地区的建筑设计中考虑上述因素,则该地区低层结构在未来飓风作用下发生破坏的数量将下降。

2.2.作用在结构上的总风载—达文波特模型
20世纪60年代早期,达文波特提出了计算位于大气边界层的结构脉动风荷载的模型,脉动风荷载计算基于结构附近未扰动的湍流特征的统计描述。

湍流特征结合气动导纳函数把气流特性转化为结构上的风荷载。

1) 微面或点状结构的风荷载
当结构的特征尺寸远小于自然风中主导旋涡波长时,就可称为微面或点状结构。

结构特征尺寸有不同的定义方法,如:受风面积A 的方根或其对角尺寸。

如采用准静态空气动力学方法,则结构总风载μ ν ω:
21
2
tot A tot F C A U =ρ (2.2.1) 2222()tot U U u =++ν+ω (2.2.2)
体型系数A C 反映了单位面积风载与瞬时风速压
212
tot U ρ的比例关系,2tot U 是风速计算结果的平方,μ ν ω是湍流分量。

2) 大型结构上的风载 对于非点状结构,必须考虑结构表现上压力空间相关系数的折减。

对于细长区域,压力空间相关折减系数通过气动导纳函数2
(/)nl U χ来考虑,其自变量是结构的长度l 和自然风的特征旋涡尺寸U/n 之比。

对于边长1l 和2l 的矩形区域,压力空间相关折减系数通过气动导纳函数212(/,/)nl U nl U χ来考虑,其中的自变量是边长1l 和2l 的自然风的特征旋涡尺寸/U n 的比值。

3.风荷载对高层结构物的影响
3.1、风荷载对高层建筑物的影响
风荷载是超高层建筑的主要控制荷载,气流经过高耸结构物会产生明显的三维风荷载效应,即顺风向、横风向和扭转风荷载,从而引起结构在三个方向上的振动。

高层建筑三维风荷载形成机理复杂,影响因素众多,一直以来都是风工程研究的热点问题。

但目前大多数的研究都集中于矩形等少数规则平面的高层建筑,而对复杂体型高层建筑的风荷载则较少涉及。

(一)、高层建筑物周围的风环境
高层建筑物周围的风环境状况是由靠近地面的流动风(简称近地风)所决定的,近地风的形态结构如湍流度、旋涡尺寸等以相当复杂的形式依赖于建筑物的尺度、外形、建筑物之间相对位置以及周围的地形地貌等,不同时间、不同空间的风速、风向是不同的。

可见,空气绕过建筑物的流动是一个非常复杂的流体运动现象,其流动特征具有明显的紊乱性、随机性,对行人的舒适程度的影响也不尽相同。

风作用在建筑物上产生风压差。

当风吹到建筑物上时,在迎风面上由于空气流动受阻,速度降低,风的部分动能变为静压,使建筑物迎风面上的压力大于大气压,在迎风面上形成正压区。

在建筑物的背风面、屋顶和两侧,由于在气流曲绕过程中形成空气稀薄现象,因此该处压力将小于大气压,形成负压区,形成涡流。

高大建筑林立会产生“峡谷”效应,带来变幻莫测的“高楼风”。

气流分布与建筑物形状有关。

高层建筑如建筑呈横长形时风速最大区为建筑上方,当建筑呈细高状时,风速最大区为建筑两侧,项目的裙楼建筑为横长形,情况属于前者,塔楼建筑为细长形,情况属于后者。

4.结论
风荷载对结构物的影响主要是以脉动风的形式以垂直方向和平行方向作用于结构物上,同时受到结构物本身形状,尺寸等特性的影响。

风荷载是一种随机荷载,可以将其等效为静力荷载作用于结构物,并利用达文波特模型计算其对建筑物的作用力。

参考文献
[1] 克莱斯●迪尔比耶,斯文●奥勒●汉森.结构风荷载作[M].中国建筑工业出版社
[2] 柳炳康.荷载与结构设计方法(第一版)[M].武汉理工大学出版社
[3]曹振熙,曹普.建筑工程结构荷载学[M].中国水利水电出版社
[4] 孔鹏.高层建筑等效静风荷载及结构风致响应研究.广州.华南理工大学硕士学位论文.2012。

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