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风压力

2020-04-09 21:01

风作用在建筑物表面上的力。风荷载是高层建筑、高耸结构、桥梁、码头、起重机、冷却塔、输电线等的重要设计荷载。将物体表面上的风压沿表面积分,将得到风压力的3种成分:顺风力(风作用在建筑物迎风面上的正压力)、横风力(风作用在建筑物背风面及侧面角隅附近的负压力、吸力或升力)及扭力矩(风作用在建筑物四周的不对称力所产生的力矩)。

在顺风向时程曲线中,包含两种周期成分:一种是长周期成分,一般在10 min以上;一种是短周期成分,一般只有几秒左右。实用上将风分为平均风和脉动风加以分析。平均风的周期一般远大于结构的自振周期,对结构的动力影响可以忽略,等效为静力作用。脉动风是由于风的不规则性引起的,其强度随时间随机变化,周期短,其作用性质是动力的,是引起结构顺风向振动的主要原因。

很多情况下,横风力较顺风力小得多。对于对称结构,横风力可以忽略,只有对一些细长的柔性结构,才考虑横向风力的动力效应。对于不对称结构,将产生风力扭矩,扭转响应常同顺风向响应或横风向响应同时存在,只有当扭转响应起主要作用的情况下,才考虑纯扭转响应。在实际工程设计中,通常采用构造方法加以处理。

中国DL 5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》中规定,垂直作用于建筑物表面的风荷载标准值(ωk)按下式计算:

式中,ω0为基本风压,kN/m2,按中国GBJ 9—87《建筑结构荷载规范》中全国基本风压分布图采用;βz为z高度处的风振系数,与建筑物的材料、基本自振周期等有关,按GBJ 135—90《高耸结构设计规范》和GBJ 9—87中的规定采用;μz为风压高度变化系数,与地面形状(粗糙度类别)有关,按DL 5077—1997中的规定采用;μs为体形系数,与建筑物体形、尺度等有关,按GBJ 135—90中的规定采用。

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