>§2-3顺风向的等效风荷载 在风的顺风向时程曲线中,会有两种成分: 长周期部分,持续10分钟以上一一平均风(稳定风)静力作用 短周期部分,只有几秒钟左右一一脉动风 动力作用 平均风速和脉动风速vr
➢§2－3 顺风向的等效风荷载 平均风速 v 和脉动风速 f v 在风的顺风向时程曲线中，会有两种成分： 长周期部分，持续10分钟以上－－平均风（稳定风） 静力作用 短周期部分，只有几秒钟左右－－ 脉动风 动力作用 [1]
、顺风向等效风荷载基本公式 顺风向等效风荷载=平均风压+等效脉动风压 即:W=LW+ 1一一结构风压体形系数 --风压高度变化系数 上式可变为: w=Buuw 风振系数:B=1+
－－结构风压体形系数 －－风压高度变化系数 顺风向等效风荷载＝平均风压＋等效脉动风压 即： zd s z wz = w0 + w s z w z = z s z w0 0 1 w w s z zd z 风振系数： = + 上式可变为： 一、顺风向等效风荷载基本公式
风压高度变化系数 梯度风高度:在一定高度不受地面粗糙的影响。 设标准地面下的梯度风高度为H,粗糙度系数为, 任意地貌下相应值为,则 2 T 10 10 (二)=N10 2 解得上两式得到: 10 M(二) Toad 10 H10 To
二、风压高度变化系数 梯度风高度：在一定高度不受地面粗糙的影响。 设标准地面下的梯度风高度为 ，粗糙度系数为 ， 任意地貌下相应值为 ，则： z HT 0 HT = = 2 0 2 0 2 0 0 ) 10 ( ) ( 10 10 z w z w H w H w T T 0 0 0 2 2 0 ) 10 ) ( 10 ) ( 10 ( ) ( 0 w w z H H w z w z T T = = 解得上两式得到：
我国规范修订稿将地貌分成A,B,C,D四类 ·A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。 取∝=0.12,Hn=300m; B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城 镇和大城市郊区为标准地貌。取 c类指整集建筑群的城带作区。取 D类指有密集建筑群且房屋较高的城形市2H=400m 取 。将以上数据代入上述公式,即得 A,BG,心类风压度变化系数为 1.379 0.24 0.32 =0.616() 0.44 =0.318() 0.60
我国规范修订稿将地貌分成A，B，C，D四类 • A类指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区。 取 ， ； • B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城 镇和大城市郊区为标准地貌。取 ， ； • C类指有密集建筑群的城市市区。取 ， • D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 取 ， 。将以上数据代入上述公式，即得 A,B,C,D四类风压高度变化系数为 = = = = 0.6 0 0.4 4 0.3 2 0.2 4 ) 10 0.318( ) 10 0.616( ) 10 ( ) 10 1.379( z z z z zD zC zB zA A = 0.12 HTA = 300m B = 0.16 HTB = HT 0 = 350m C = 0.2 D = 0.30 HTD = 450m HTC = 400m
三、风压体型系数 1、单体风压体型系数 根据风洞实验确定 2、群体风压体型系数 注:风洞试验将在本章第七节介绍
三、风压体型系数 1、单体风压体型系数 2、群体风压体型系数 s s s 根据风洞实验确定 注：风洞试验将在本章第七节介绍 * *
四、风振及阵风系数 T≥0.25s的结构 1、无扭转时 (1)基本方法 脉动风为随机动力风载,用随机振动理论求解。 当考虑风和空间相关系性时,一般用一维连续杆件来模拟高层结构。 无限自由度体系的振动方程: oy 0y0 m(二))+c()+2EI(二) at at az =p(z,1)=p(z)f(t)=w(x,z)f()dx(1 式中m(2)、c(以)、Ⅳ(z)、p(z)均沿高度上的质量、阻尼系数、惯性和水平风力 f(为时间函数,最大值为1,而w(x,z)为坐标(x,z)处的单位面积上的风
四、风振及阵风系数 T 0.25s 的结构 1、无扭转时 （1）基本方法 脉动风为随机动力风载，用随机振动理论求解。 当考虑风和空间相关系性时，一般用一维连续杆件来模拟高层结构。 无限自由度体系的振动方程： + + 2 2 2 2 2 2 ( ) ( ) ( ) z y E I z t z y c z t y m z = = = x l p z t p z f t w x z f t dx 0 ( , ) ( ) ( ) ( , ) ( ) 式中m(z)、c(z)、I(z)、p(z)均沿高度上的质量、阻尼系数、惯性和水平风力 f(t)为时间函数，最大值为1，而w（x，z）为坐标（x，z）处的单位面积上的风力 （1）
设用振型分解法求解,位移按振型展开为: 无限自由度体系: (z,)=∑9(z)9,( (2) 0()--振型函数,与和有关q(1)--振型的广义坐标 将(2)代入(1),得: i()+20q(t)+mq()=F(t) r w(x, z), (z)dxdz. f(y F(t) H m(z(zdz 上式的简化利用质量、刚度、阻尼(比例阻尼)的正交性
－－振型函数，与 和 有关 －－ 振型的广义坐标 设用振型分解法求解，位移按振型展开为： 无限自由度体系： = = 1 ( , ) ( ) ( ) j j j y z t z q t (z) j q (t) j z j j 上式的简化利用质量、刚度、阻尼（比例阻尼）的正交性 （2） 将（2）代入（1），得： = + + = H Q j H l z j j j j j j j j j m z z dz w x z z dxdz f t F t q t q t q t F t x ( ) ( ) ( , ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( ) ( ) ( ) 2 0 ( ) 0 2
只考虑第一振型,求出风振位移根方差(z),再乘以 保证系数,即得风振位移值y(x) y(z)≈y1(z)= 5l49(z)w 式中L1为考虑风压空间相关性后单位基本风压下第 振型广义脉动风力与广义质量的比值,则为相应的动力系 数。当取空间相关性系数与风的频率无关仅与位置有关的 P(x,x,z,z)时,5,4值分别为: 5=a2B(o)S(0)o 1(=)cl(2) 1(=)()(),(x2)()()(x,x,,=2)()()daxt m()(
只考虑第一振型，求出风振位移根方差 ，再乘以 保证系数，即得风振位移值 (z) y y (z) d 2 1 1 1 1 0 1 ( ) ( ) ( ) u z w y z y z d d = 式中 为考虑风压空间相关性后单位基本风压下第一 振型广义脉动风力与广义质量的比值， 则为相应的动力系 数。当取空间相关性系数与风的频率无关仅与位置有关的 1 u 1 xz (x, x ,z,z ) 时， 1 ,u1 值分别为： = = + − H s z x z H H l z l z f s z f f m z z dz z z z z z z x x z z z z dxdx dzdz u H i S d x x 0 2 1 2 1 1 1 0 0 ( ) 0 ( ) 0 1 2 1 2 1 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( , , , ) ( ) ( ) ( ) ( ) （3）
H(i)-一第1振型频率影响函数(传递函数) S(o) 风谱,代表风能在各个频率上的分布函数(此时平均值=0,根方差=1 l(2 脉动系数 P(x,x,z,z 一风压空间相关性系数 W 有关值可采用 2 600030 S(o 3o(1+x)3 1(二)=0.5×3.5( p(x,x',=,z)≈p(x,x)·p(z,) P, (x,x)=expl 带宽 由 Shiota的试验确定出 P (=, =)=expl 60
－－第1振型频率影响函数（传递函数） －－风谱，代表风能在各个频率上的分布函数（此时平均值＝0，根方差＝1） －－脉动系数 －－风压空间相关性系数 有关值可采用： ( ) 1 H iw() Sf (z) f (x, x ,z,z ) xz − − = − − = = = = + = + − = − − 由Shiotam的试验确定出 z z z z x x x x x x z z x x z z z z v wT x x x S H i z x x z x z f f 60 ( , ) exp 50 ( , ) exp ( , , , ) ( , ) ( , ) ) 10 ( ) 0.5 3.5 ( 600 30 3 (1 ) 2 ( ) 1 ( ) 2 1 ( ) 1.8( 0.1 6) 2 1 0 0 0 3 4 2 0 2 0 2 1 1 2 2 1 4 1 2 1
(3)式亦可改写成 l(0) (0) 则 相应的风振力Pn()=m(=)2y1(z) B=1+()1+yMal(=) m()0()_1,5v9(=) ( (4) 其中 第一振型脉动增大系数 1-一等截面结构第一振型影响系数 q(二)--振型函数 截面变化时的修正系数(若为等截面,其值均为
（3）式亦可改写成 (0) (0) 1 1 m l u s x = 则： 相应的风振力 ( ) ( ) 1 2 1 m z y z = d ( ) 1 p z d B s s z x z d z z u l z m z z u p z p z ( ) 1 ( ) ( ) ( ) 1 ( ) ( ) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = + = + = + 其中： －－第一振型脉动增大系数 －－等截面结构第一振型影响系数 －－振型函数 －－截面变化时的修正系数（若为等截面，其值均为1） 1 ( ) 1 z B , 1 （4）