风压高度变化系数.docx

风压高度变化系数风压：风压(wind pressure )由于建筑物的阻挡，使四周空气受阻，动 压下降，静压升高侧面和背面产生局部涡流，静压下降，动压升高 和远处未受干扰的气流相比，这种静压的升高和降低统称为风压简言之：风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力 风荷载：风荷载空气流动对工程结构所产生的压力其大小与风速的平方 成正比，即式中p为空气质量密度，va和vb分别为风法结构表面前 与结构表面后的风速基本含义： 风荷载也称风的动压力，是空气流动对工程结构所产生的压力风荷载山与基本风压、地形、地面粗糙度、距离地面高度，及建筑体型等诸因素有关中国的地理位置和气候条件造成的大风为：夏季东 南沿海多台风，内陆多雷暴及雹线大风；冬季北部地区多寒潮大风， 其中沿海地区的台风往往是设计工程结构的主要控制荷载台风造成 的风灾事故较多，影响范围也较大雷暴大风可能引起小范围内的风 灾事故计算公式： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：1当计算主要承重结构时按式：wk二Bzhs^zWo式中wk—风荷载标准值(kN/m2);阳一高度z处的风振系数；2—风荷载体型系数；HZ—风压高度变化系数；Wo—基本风压(kN/说)。

2当计算围护结构时，按式：wk邙gzusgzWo式中pgz—高度z处的阵风系数；MS1--风荷载局部体型系数风荷载参数：基本风压中国规定的基本风压wO以一般空旷平坦地面、离地面10米高、 风速时距为1 0分钟平均的最大风速为标准，按结构类别考虑重现期（一 般结构重现期为30年，高层建筑和高耸结构为50年,特别重要的结构 为100年）,统计得最大风速v （即年最大风速分布的96.67%分位值， 并按wO二pv2/2确定式中p为空气质量密度；v为风速）根据统 计，认为离地面 10 米高、时距为 10 分钟平均的年最大风压，统计分 布可按极值I型考虑基本风压因地而异，在中国的分布情况是：台湾 和海南岛等沿海岛屿、东南沿海是最大风压区，由台风造成东北、 华北、西北的北部是风压次大区，主要与强冷气活动相联系青藏高 原为风压较大区，主要由海拔高度较高所造成其他内陆地区风压都 较小风速风速随时间不断变化，在一定的时距At内将风速分解为两部 分：一部分是平均风速的稳定部分；另一部分是指风速的脉动部分 为了对变化的风速确定其代表值作为基本风压，一般用规定时距内风 速的稳定部分作为取值标准建筑设计中的取用：基本风压应按《建筑结构荷载规范》附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于 0.3kN/m2。

对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基 本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定当城市或建设地点的基本风压值在本规范全国基本风压图上没有 给出时，基本风压值可根据当地年最大风速资料，按基本风压定义， 通过统计分析确定，分析时应考虑样本数量的影响（参见附录D）当地 没有风速资料时，可根据附近地区规定的基本风压或长期资料，通过 气象和地形条件的对比分析确定；也可按本规范附录 D 中全国基本风 压分布图（附图D.5.3）近似确定风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取 0.6、0.4 和 0 平均时距 按风速记录为确定最大平均风速而规定的时间间隔（图1 ） 规定 的时距愈短，所得的最大平均风速愈大，也即基本风压愈大当前世 界各国所采用的平均时距标准并不一致，例如，中国时距取10分钟,苏 联取2分钟，英国根据建筑物或构件的尺寸不同，分别取3秒、5秒和 15秒，日本取瞬时美国以风程1609.3米（1英里）作为确定平均风 速的标准，这相当于对不同风速取不同的平均时距因而各国基本风 压值的标准也有差别风压高度变化系数从某一高度的已知风压（如高度为10 米的基本风压），推算另一 任意高度风压的系数。

风压高度变化系数随离地面高度增加而增大， 其变化规律与地面粗糙度及风速廓线直接有关设计工程结构时应在 不同高度处取用对应高度的风压值对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙 度类别按表8.2.1 确定地面粗糙度可分为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；——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；——C 类指有密集建筑群的城市市区；——D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区8.2.2 对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙 度类别，由表8.2.1确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数n分 别按下述规定采用:1对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：式中tg a—山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tg a>0.3时，取 tg a=0.3;k—系数，对山峰取3.2，对山坡取1.4 ;H—山顶或山坡全高（m）；z—建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m;当z>2.5H时，取 z=2.5H对于山峰和山坡的其他部位，可按图8.2.2所示，取A、C处的修 正系数nAnc为i,ab间和bc间的修正系数按n的线性插值确定。

2山间盆地、谷地等闭塞地形n=0.75〜0.85;对于与风向一致的谷口、山口 n = 1.20〜1.508.2.3 对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数 可按A类粗糙度类别，由表8.2.1确定外，还应考虑表8.2.3中给出的 修正系数地面粗糙度 地面因障碍物形成影响风速的粗糙程度风（气流）在接近地面 运动时，受到树木、房屋等障碍物的摩擦影响，消耗了一部分动能， 使风速逐渐降低这种影响一般用地面粗糙度衡量地面粗糙度愈大， 同一高度处的风速减弱愈显著一般地面粗糙度可由小而大列为水面、 沙漠、空旷平原、灌木、村、镇、丘陵、森林、大城市等几类风速廓线风速随高度的变化曲线（图 2）风速通常随离地面高度增大而增加增加程度主要与地面粗糙度和温度梯度有关达到一定高度后，地面 的摩擦影响可忽略不计，该高度称为梯度风高度梯度风高度随地面 粗糙度而异，一般约为300〜500米梯度风高度以内的风速廓线一般 可用指数曲线表示风载体型系数也称空气动力系数，它是风在工程结构表面形成的压力（或吸力） 与按来流风速算出的理论风压的比值它反映出稳定风压在工程结构 及建筑物表面上的分布，并随建筑物形状、尺度、围护和屏蔽状况以 及气流方向等而异。

对尺度很大的工程结构及建筑物，有可能并非全 部迎风面同时承受最大风压对一个建筑物而言，从风载体型系数得 到的反映是：迎风面为压力;背风面及顺风向的侧面为吸力;顶面则 随坡角大小可能为压力或吸力8.3.1房屋和构筑物的风载体型系数，可按下列规定采用:1 房屋和构筑物与表8.3.1 中的体型类同时，可按该表的规定采用;2 房屋和构筑物与表8.3.1 中的体型不同时，可参考有关资料采用;3 房屋和构筑物与表8.3.1 中的体型不同且无参考资料可以借鉴时，宜由风洞试验确定；4 对于重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定8.3.2 当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时， 宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数ms 乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定；必 要时宜通过风洞试验得出8.3.3 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数:一、外表面1 正压区按表 8.3.1 采用；2 负压区－对墙面，取-1.0；－对墙角边，取-1.8； －对屋面局部部位（周边和屋面坡度大于 10°的屋脊部位），取 -2.2；－对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件，取-2.0。

注:对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的 0.1 或房屋 平均高度的 0.4，取其小者，但不小于 1.5m内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取-0.2 或0.2风振风的脉动部分对高耸结构所引起的动态作用一般结构对风力的 动态作用并不敏感，可仅考虑静态作用但对于高耸结构（如塔架、 烟囱、水塔）和高层建筑，除考虑静态作用外，还需考虑动态作用 动态作用与结构自振周期、结构振型，结构阻尼和结构高度等因素有 关，可将脉动风压假定为各态历经随机过程按随机振动理论的基本原 理导出为方便起见，动态作用常用等效静态放大系数，即风振系数 的方式与静态作用一并考虑8.4.1对于基本自振周期T1大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构,以及对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响风 振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算注:近似的基本自振周期T1可按附录E计算8.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构,以 及高度大于30m,高宽比大于1.5且可忽略扭转影响的高层建筑，均 可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式 （8.1.1-1）通过风振 系数来计算，结构在z高度处的风振系数阳可按下式计算式中E—脉 动增大系数；U—脉动影响系数；—振型系数；HZ—风压高度变化系数。

8.4.3脉动增大系数，可按表8.4.3确定注：计算时，对地面粗糙度 B 类地区可直接代入基本风压，而对A类、C类和D类地区应按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62和 0.32后代入8.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定1 结构迎风面宽度远小于其高度的情况（如高耸结构等）： 若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表8.4.4-1确定 当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表8.4.4-1中的脉动影响系数应再乘以 修正系数0B和evBB应为构筑物迎风面在z高度处的宽度Bz与底 部宽度B0的比值；氐可按表844-2确定2 结构迎风面宽度较大时,应考虑宽度方向风压空间相关性的情况 （如高层建筑等）:若外形、质量沿高度比较均匀，脉动影响系数可根据 总高度H及其与迎风面宽度B的比值，按表8.4.4-3 确定8.4.5 振型系数应根据结构动力计算确定对外形、质量、刚度沿 高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑 , 振型系数也可根据相对高度z/H按附录F确定8.5.1 对矩形截面高层建筑当满足下列条件时，确定其横风向风振等效风荷载：1 建筑的平面形状和质量在整个高度范围内基本相同;2高宽比H^BD在4〜8之间，深宽比D/B在o. 5〜2之间，其中 B 为结构的迎风面宽度. D 为结构平面的进深（顺风向尺 寸）涧，其中B为结构的迎风面宽度.D为结构平面的进深（顺风向尺 寸） ;3 vHTu //西运10. Tu为结构横风向第1阶自振周期，均为结构顶 部风速。

8.6.1 对圆形截面的结构，应根据雷诺数 Re 的不同情况按下述规 定进行横风向风振（旋涡脱落）的校核：1当Re<3x10时（亚临界的微风共振），应按下式控制结构顶部风 速uH不超过临界风速ucr,ucr和uH可按下列公式确定：式中T1— 结构基本自振周期；St—斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2 ；YW—风荷载分项系数，取1.4;UH—结构顶部风压高度变化系数；30—基本风压（kN/m）;p—空气密度（kg/m）当结构顶部风速超过 ucr 时，可在构造上采取防振措施，或控制 结构的临界风速ucr不小于15m/s2 Re>3.5x10且结构顶部风速大于ucr时（跨临界的强风共振）, 应按第8.6.2条考虑横风向风荷载引起的荷载效应。