中美规范关于风荷载计算的差异与转换方法

中美规范关于风荷载计算的差异与转换方法一、 中美规范中各自采用的时距和重现期，见表 1。中、美规范中采用的时距和重现期 表 1规 范测风速高度时 距重现期中国GB50009-200110m10分钟50年美国 MBMA、UBC10m变时距50年二、 美国规范中最大里程风速与相应时距美国UBC（MBMA）规范中提供的风力资料为开阔地形上离地10m的最大里程风速。记录时距为水平长度1英里的某一体积空气通过风速计所需的时间。由此可得到：（1）其中t的单位为s，的单位为mph。由式（1）可建立不同最大里程风速值与其时距的对应关系，见表 2。不同最大里程风速值与其时距的对应关系 表 2时 距 (s) 303540455055606570 最大里程风速mph 12010390807264605551 三、 美国最大里程风速与中国的基本风速在t时间内所取的平均风速与一小时内所取的平均风速的关系为：（2）其中：为时距t秒内的平均风速；为一小时内的平均风速；z为高度；z 0为地面粗糙长度；为与地面粗糙长度z 0相关的系数；c(t)为由时距决定的系数，其取值见表 3。由时距t决定的系数c(t) 表 3t11020305010020030060010003600c(t)3.002.322.001.731.351.020.700.540.360.160.00对于B类地形，离地10m高度处，将z = 10m，z 0 0.05m代入式（2），可得：（3）中国的基本风速的记录时距为600s，从表 3查得c(t) = 0.36，代入式（3）得：（4）对于美国规范，将不同的时距对应的c(t) 代入式（3），求出值，然后除以1.067，即可得最大里程风速与中国基本风速的比值，见表 4。最大里程风速与中国基本风速的比值 表 4t(s) 303540455055606570 1.241.221.201.191.171.161.151.151.15 四、 中国基本风压 与美国风速间的转换关系由中国基本风压与风速的基本关系式：得 （m/s） 或 （mph）（5）中国基本风压 与美国风速间的关系为： （mph）（6）美国基本风压 与风速的关系为： （kN/m2）（7）综合表 2、表 4和式（6）、式（7）可得表 5。中国基本风压与美国基本风压及风速间的对应关系 表 5中国风压(kN/m2)0.300.350.400.450.500.550.600.650.700.75美国风速(mph)70707072768083879194美国与中国风压比2.001.721.501.411.421.431.431.431.451.45中国风压(kN/m2)0.800.850.90.951.001.101.201.301.401.50美国风速(mph)98101104108111117122128133138美国与中国风压比1.471.471.491.501.511.521.521.541.551.56例如：已知中国风压= 0.60 kN/m2，求美国风速=？。解：由式（5） （mph） 得中国风速：（mph）由式（1） （s） 得中国风速时距：（s）由表 4可知 时，中美风速比不超过1.20，故得美国风速时距：（s）由表 4查得中美风速比约为1.195由式（6） 得：（mph）风力等级表风力等级 海面浪高(m)海面和渔船征象陆上地面物征象相当风速（m/s）一般 最高 范围中数0- - 平静静烟直上0.00.2 0 10.1 0.1 有微波烟能表示风向，树叶略有摇动0.31.5 1 20.2 0.3 有小波纹，渔船摇动人面感觉有风，树叶有微响，旗子开始飘动，高的草和庄稼开始摇动1.63.3 2 30.6 1.0 有小浪，渔船渐觉簸动树叶及小枝摇动不息，旗子展开，高的草和庄稼摇动不息3.45.4 4 41.0 1.5 浪顶有些白色泡沫，渔船满帆时，可使船身倾于一侧能吹起地面灰尘和纸张，树枝摇动，高的草和庄稼波浪起伏5.57.9 7 52.0 2.5 浪顶白色泡沫较多，渔船收去帆之一部树叶及小枝摇摆，内陆的水面有小波，高的草和庄稼波浪起伏明显8.010.7 9 63.0 4.0 白色泡沫开始被风吹离浪顶，渔船缩帆大部分大树枝摇动，电线呼呼有声，撑伞困难，高的草和庄稼不时倾伏于地10.813.8 12 74.0 5.5 白色泡沫离开浪顶，被吹成条纹状全树摇动，大树枝弯下来，迎风步行感觉不便 13.917.1 16 85.5 7.5 白色泡沫被吹成明显的条纹状折毁小树枝，人迎风前行感觉阻力甚力17.220.7 19 97.0 10.0 被风吹起的浪花使水平能见度减小，机帆船航行困难草房遭受破坏，房瓦被掀起，大树枝可折断20.824.4 23 109.0 12.5 被风吹起的浪花使水平能见度明显减小，机帆船航行颇危险树木可被吹倒，一般建筑物遭破坏24.5