首页 理论教育 基本风压的确定-结构台风灾害与抗风概念设计

基本风压的确定-结构台风灾害与抗风概念设计

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:我国各地区的基本风压见《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》附图E全国基本风压分布图。图2.2.3-1年最大风速极值I型概率分布图不同的风速可在房屋建筑表面产生不同的风压。基本风压通常是根据建筑物所在地气象台的常年平均最大风速实测资料,并通过风速和风压的换算关系来确定的,它是计算建筑物所受风荷载的最直接依据[7]。对于平坦或稍有起伏的地形,地面粗糙度类别按表2.2.3-2确定,其他地形应参考2.3.2节进行修正。

基本风压的确定-结构台风灾害与抗风概念设计

风压是当风以一定的速度向前运动遇到房屋建筑等钝体阻塞时对阻塞物产生的压力

基本风压定义为以当地空旷平坦的地面上(地面粗糙度为B类)、离地10 m 高度上、10 min平均最大风速观测数据经统计所得出的50年一遇(即重现期为50 a)基本风速所产生的垂直于风向平面上的风压值(压强)。根据定义可知,基本风压五个标准条件:标准地貌为空旷平坦地形,为B类地貌;标准地貌为离地面上10 m;时距为10 min;最大风速的样本时间为1年;最大风速的重现期为50年。我国各地区的基本风压见《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》附图E全国基本风压分布图

工程设计时,一般应考虑结构在使用过程中几十年时间范围内可能遭遇到的最大风速。该最大风速不是经常出现,而是间隔一段时间后再出现,这个间隔时间称为重现期T0,风速的年最大值采用极值Ⅰ型概率分布拟合,见图2.2.3-1。

图2.2.3-1 年最大风速极值I型概率分布图

不同的风速可在房屋建筑表面产生不同的风压。工程结构设计需要计算风荷载作用,为了方便结构受力分析,一般都将风力作用的风速转换为风压来表示。基本风压通常是根据建筑物所在地气象台的常年平均最大风速实测资料,并通过风速和风压的换算关系来确定的,它是计算建筑物所受风荷载的最直接依据[7]。按流体力学贝努利公式,根据基本风速可求得相应的基本风压值为

式中:ρ——当地的空气质点的密度(t/m3);

   γ——单位体积空气的重力密度(kN/m3)。

假设重力加速度g取9.8 m/s2空气密度ρ取1.25kg/m3的前提下,γ =ρg,近似得出以下简化计算公式:

2.2.3.1  不同重现期换算

实际工程中一般需考虑30年、50年、100年重现期的时间范围内最大风速产生的风压。设基本风压重现期为50年,每年实际风压超过基本风压的概率为1/50,每年实际风压不超过基本风压的概率或者是保证率为98%。基本风压的重现期越长,保证率就越高,相应的基本风压也越大。房屋建筑采用的风压一般为《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》附录2中50年重现期的基本风压,但不得小于0.3kPa,《高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3—2010》[8]要求对风荷载比较敏感的高层建筑(房屋建筑高度大于60 m)进行构件承载力计算时基本风压乘以1.1倍系数,但是进行构件变形计算时不乘以1.1倍。T年时的基本风压wT与重现期为50 年的基本风压w0的关系为

式中:w0——重现期为50 年的基本风压(kPa);

   wT——重现期为T年时的基本风压(kPa);

   γ3——不同重现期换算系数,按表2.2.3-1取值。

表2.2.3-1 不同重现期换算系数

2.2.3.2  不同地面粗糙度类别换算(www.xing528.com)

要确定每一个城市的地面粗糙度类别,需要真实获得每一个地区的观测数据,包括对地形、房屋高度、密集度进行统计和汇总,我国《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》要求在确定城区的地面粗糙度类别时,可按下述原则近似确定:

(1)城区风向以该地区最大风的风向为准,但也可取城区主导风的风向,粗糙度类别以拟建房屋周围2 km为半径的迎风半圆影响范围内的房屋高度和密集度来区分。

(2)以拟建房屋半圆影响范围内其他建筑物的平均高度h来划分地面粗糙度类别,当h≥18 m,为D类;当9 m<h<18 m,为C类;h≤9 m,为B类。

(3)平均高度h取各面域面积为权数计算。

(4)影响范围内不同高度的面域可按下述原则确定,即每座建筑物向外延伸距离为其高度的面域内均为该高度,当不同高度的面域相交时,交叠部分的高度取大者。

对于平坦或稍有起伏的地形,地面粗糙度类别按表2.2.3-2确定,其他地形应参考2.3.2节进行修正。

表2.2.3-2 地面粗糙度类别

上面所述基本风压采用的地面粗糙度类别为B类,其他地面粗糙度类别的风压可以通过下式进行转换:

式中:w0a——任意地面粗糙度类别的基本风压(kPa);

   w0——标准地面粗糙度类别的基本风压(kPa);

其他参数见式2.2.2-4。

根据上式,任意地面粗糙度类别的10 m高度的风压为:

目前对于地面粗糙度类别划分有很大的不确定性,具体表现如下:

(1)随着国内城市每天都在发展,尤其是诸如北京、上海、广州、深圳等超大城市的发展,城市的范围越来越大,房屋建筑高度越来越高,使得城市地貌下的大气边界层厚度与原来相比有显著增加。

(2)两种地面粗糙度类别之间的过渡段难以界定。

(3)部分房屋建筑工程的地面粗糙度类别具有双重性。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈