荷载与结构设计方法精品第四章 风荷载ppt课件

1、第四章第四章 风荷载风荷载内容提要内容提要 第一节第一节 风的有关知识风的有关知识 第二节第二节 风压风压 第三节第三节 构造抗风计算的几个重要概念构造抗风计算的几个重要概念 第四节第四节 顺风向构造风效应顺风向构造风效应 第五节第五节 横风向构造风效应横风向构造风效应 第一节第一节 风的有关知识风的有关知识 赤道和低纬度地域：受热量较多，气温高，空气密度小、气压赤道和低纬度地域：受热量较多，气温高，空气密度小、气压小小, ,且大气因加热膨胀，由外表向高空上升且大气因加热膨胀，由外表向高空上升 极地和高纬度地域：受热量较少，气温低，空气密度大、极地和高纬度地域：受热量较少，气温低，空气密度大、

2、 气压气压大大 ，且大气因冷却收缩由高空向地表上升，且大气因冷却收缩由高空向地表上升一、风的构成一、风的构成- - 空气从气压大的地方向气压小的地方流动而构成空气从气压大的地方向气压小的地方流动而构成 地表上存在气压差或压力梯度地表上存在气压差或压力梯度北极北极赤道赤道大气热力学环流模型大气热力学环流模型二、两类性质的大风二、两类性质的大风1 1、台风、台风弱的热带气旋性涡旋弱的热带气旋性涡旋辐合气流将大量暖湿空气带到涡旋内部辐合气流将大量暖湿空气带到涡旋内部 构成暖心涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降构成暖心涡旋内部空气密度减小，下部海面气压下降 低涡加强低涡加强 辐合加强辐合加强 。循

3、环。循环台风台风(typoon)(typoon)台风名字台风名字热带气旋按中心附近地面最大风速划分为四个等级热带气旋按中心附近地面最大风速划分为四个等级 名称名称 属性属性 台风 （Typhoon） 最大风速出现326 米/秒，也即 12 级以上（64 海里/小时或以上） 强热带风暴 (Severe tropical storm) 最大风速出现 245-326 米/秒，也即风力 10-11 级（48-63 海里/小时） 热带风暴 (Tropical storm) 最大风速出现17 2-24 4米/秒， 也即风力8-9级 （34-47海里/小时） 热带低压 (Tropical depressio

4、n) 最大风速出现17 2 米/秒， 也即风力为 6-7 级 （22-33海里/小时） 发发布布的的信信息息 属属性性 消消 息息 远远离离或或尚尚未未影影响响到到预预报报责责任任区区时时， 根根据据需需要要可可以以发发布布“消消息息”， 报报道道编编号号热热带带气气旋旋的的情情况况，警警报报解解除除时时也也可可用用 “消消息息”方方式式 发发布布 警警 报报 预预计计未未来来 48 小小时时内内将将影影响响本本责责任任区区的的沿沿海海地地区区或或登登临临时时发发布布警警报报 紧紧急急警警报报 预预计计未未来来 24 小小时时内内将将影影响响本本责责任任区区的的沿沿海海地地区区或或登登临临时时

5、发发布布紧紧急急警警报报 （影影响响是是以以沿沿海海开开始始出出现现 8 级级风风或或暴暴雨雨为为标标准准。 ） 2 2、季风、季风(season wind)(season wind) 冬季冬季: :大陆温度低、气压高；相邻海洋温度比大陆高、气压低大陆温度低、气压高；相邻海洋温度比大陆高、气压低 风从大陆吹向海洋风从大陆吹向海洋 夏季夏季: :大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低大陆温度高、气压低；相邻海洋温度比大陆低 、气压高、气压高 风从海洋吹向大陆风从海洋吹向大陆三、风级根据风对地面或海洋物体影响程度三、风级根据风对地面或海洋物体影响程度 13 13个等级个等级0 0级级 1212级

6、级P37P37，表，表4-14-1 0 0级级 1 1级级 2 2级级 3 3级级 4 4级级 5 5级级 6 6级级 7 7级级 8 8级级 9 9级级 10 10级级 11 11级级1212级级静风静风 软风软风 轻风轻风 微风微风 和风和风 清劲风清劲风 强风强风 疾风疾风 大风大风 烈风烈风 狂风狂风 暴风飓风暴风飓风第二节第二节 风风 压压1 1、风压与风速的关系、风压与风速的关系建筑物建筑物小股气流小股气流流向流向高压气幕高压气幕压力线压力线w=v2/2dlw1dA(w1+dw1)dA风压的构成风压的构成风风压压221vw推推导导 合合力力 dtdvdAdlMadAdw1 dtdv

7、dldw1 vdvdw1 (因因为为vdtdl ) cvw2121 边境条件：边境条件： 当当0v时时，mww 1（气气流流冲冲击击结结构构物物后后其其截截面面中中心心点点产产生生的的最最大大气气流流压压强强） 当当v时时，bww 1（气气流流原原先先压压力力强强度度） mbwvw221 gvvwwwmb22122 =0.012018kN/m3（空气单位体积的重力）（空气单位体积的重力） ，g=9.8m/s2 风压：风压：16302vw (kN/m2) 2 2、根本风压、根本风压w0w0 按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压按规定的地貌、高度、时距等量测的风速所确定的风压 地貌地面

8、粗糙度地貌地面粗糙度 空阔平坦地貌空阔平坦地貌 高度高度 10 10米高为规范高度米高为规范高度 公称风速时距公称风速时距 =10min =10min 最大风速的样本时间最大风速的样本时间 一年一年 根本风速的重现期根本风速的重现期T0T0 根本风速出现一次所需求的时间根本风速出现一次所需求的时间公公称称风风速速 odttvv10, 即即一一定定时时间间间间隔隔内内的的平平均均风风速速 每年不超越根本风压的概率或保证率每年不超越根本风压的概率或保证率p0=1-1/T0p0=1-1/T0图中影形面积图中影形面积 GB50009-2019 GB50009-2019规定：规定： 以当地比较空阔平坦地

9、面上离地以当地比较空阔平坦地面上离地10m10m高统计所得的高统计所得的5050年一遇年一遇10min10min内最大风速内最大风速v0v0为规范，按为规范，按w 0= v02/1600w 0= v02/1600确定。确定。最大风速最大风速 - -随机变量随机变量年最大风速年最大风速p根本风速根本风速面积面积 p0=1-1/T0年平均最大风速年平均最大风速年最大风速概率密度分布年最大风速概率密度分布第三节第三节 构造抗风计算的几个重要概念构造抗风计算的几个重要概念 PL 截面截面风速风速 B PM PD 流经恣意截面物体所产生的力流经恣意截面物体所产生的力 构造上的风力构造上的风力顺风向力顺风

10、向力PD PD 、 横风向力横风向力 PL PL 、扭力矩、扭力矩 PM PM 构造的风效应构造的风效应 由风力产生的构造位移、速度、加速度呼应、改动呼应由风力产生的构造位移、速度、加速度呼应、改动呼应一、构造的风力和风效应一、构造的风力和风效应v二、顺风向平均风与脉动风二、顺风向平均风与脉动风 顺风向风速时程曲线顺风向风速时程曲线 平均风平均风 忽略其对构造的动力影响忽略其对构造的动力影响 等效为静力作用等效为静力作用风的长周期风的长周期 构造的自振周期构造的自振周期 脉动风脉动风 引起构造动力呼应引起构造动力呼应风的短周期接近构造自振周期风的短周期接近构造自振周期 顺风向的风效应：平均风效

11、应、脉动风效应顺风向的风效应：平均风效应、脉动风效应脉动风速脉动风速vf vf 短周期成分，周期普通只需几秒钟短周期成分，周期普通只需几秒钟 平平均均风风速速 v长长周周期期成成分分，周周期期一一般般在在 1 10 0m mi in n 以以上上 vf v(t) t一、顺风向平均风效应一、顺风向平均风效应1 1、风载体型系数、风载体型系数s s 气流未被房屋干扰前的流速气流未被房屋干扰前的流速v0v0，压力，压力p0p0 房屋外表某点的流速房屋外表某点的流速v v，压力，压力p p 伯努里方程：伯努里方程： p0+ p0+v02/2= p+v02/2= p+v2/2 v2/2 w = p -

12、p0 = (1-v2/v02) w = p - p0 = (1-v2/v02) v02/2 = v02/2 = sw0sw0 s= 1-v2/v02 s= 1-v2/v02 风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实风载体型系数，即风作用于建筑物上所引起的实践压力或吸力与来流风的速度压的比值践压力或吸力与来流风的速度压的比值,w /w0= ,w /w0= s s。 主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关 描画建筑物外表在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。描画建筑物外表在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。 风载体型

13、系数风载体型系数s s普通采用类似原理，在边境层风洞内对拟建的建普通采用类似原理，在边境层风洞内对拟建的建筑物模型进展实验确定。筑物模型进展实验确定。 GB50009-2019GB50009-2019表表.1给出了给出了3838项不同类型的建筑物和各类项不同类型的建筑物和各类构造体型及其体型系数构造体型及其体型系数 房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用；房屋和构筑物与表中的体型类同时，可按表规定取用； 房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用；房屋和构筑物与表中的体型类不同时，可参考有关资料采用； 房屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可自创时，宜由房

14、屋和构筑物与表中的体型类不同且无参考资料可自创时，宜由风洞实验确定；风洞实验确定； 对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞实验确定。对重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞实验确定。 风洞实验风洞实验-在风洞中建筑物能实现大气边境层范围内风的平均风在风洞中建筑物能实现大气边境层范围内风的平均风剖面、紊流和自然流动，即要求能模拟风速随高度的变化剖面、紊流和自然流动，即要求能模拟风速随高度的变化 大气紊流纵向分量大气紊流纵向分量 - -建筑物长度尺寸具有一样的类似常数建筑物长度尺寸具有一样的类似常数 建筑物的风洞尺寸：宽建筑物的风洞尺寸：宽2 24m4m、高、高2 23m3m，长，长5 530m

15、30m 模拟风剖面模拟风剖面-要求模型与原形的环境风速梯度、紊流强度和紊流要求模型与原形的环境风速梯度、紊流强度和紊流频谱在几何上和运动上都类似频谱在几何上和运动上都类似 风洞实验：委托风工程专家和专门的实验人员风洞实验：委托风工程专家和专门的实验人员 费用较高国外运用较普遍、国内运用较少费用较高国外运用较普遍、国内运用较少 风洞实验模型分类风洞实验模型分类1 1刚性压力模型刚性压力模型-主要量测建筑物外表的风压力吸力主要量测建筑物外表的风压力吸力 建筑模型资料：采用有机玻璃建筑模型资料：采用有机玻璃 建筑模型比例：约建筑模型比例：约1 1：3003001 1：500500 建筑模型本身、周围

16、构造模型以及地形都应与实物几何类似，建筑模型本身、周围构造模型以及地形都应与实物几何类似，与风流动有明显关系的特征建筑外形、突出部分等都应正确与风流动有明显关系的特征建筑外形、突出部分等都应正确模拟。模拟。 风洞实验得到构造的平均压力、动摇压力、体型系数风洞实验得到构造的平均压力、动摇压力、体型系数 。 风洞实验一次需继续风洞实验一次需继续60s60s左右，相应实践时间左右，相应实践时间1h1h2气动弹性模型气动弹性模型 对高宽比大于对高宽比大于5，需求思索温馨度的高柔建筑时采用，需求思索温馨度的高柔建筑时采用 准确地思索构造的柔性和自振频率、阻尼的影响。要求模拟几何尺寸、准确地思索构造的柔性

17、和自振频率、阻尼的影响。要求模拟几何尺寸、建筑物的惯性矩、刚度和阻尼特性。建筑物的惯性矩、刚度和阻尼特性。3刚性高频力平衡模型刚性高频力平衡模型 模型尺寸较小，模型尺寸较小，1：500量级量级 将一个轻质资料的模型固定在高频反响的力平衡系统上，可得到风产将一个轻质资料的模型固定在高频反响的力平衡系统上，可得到风产生的动力效应。生的动力效应。 模拟构造刚度或高频力平衡系统模拟构造刚度或高频力平衡系统 模拟构造刚度的基座杆模拟构造刚度的基座杆 长约长约150mm的矩形钢棒与一组很薄的钢棒组的矩形钢棒与一组很薄的钢棒组合，可测倾覆力矩和扭矩等合，可测倾覆力矩和扭矩等 150300600 s-0.60

18、+0.8风载体型系数风载体型系数s s【例【例1 1】 封锁式双坡屋面封锁式双坡屋面【例【例2 2】封锁式房屋和构筑物】封锁式房屋和构筑物( (正多边形正多边形) )+0.8-0.5-0.5 s+0.8-0.5-0.7-0.7注：中间值按插入法计算注：中间值按插入法计算+0.8-0.5-0.7 -0.7？ 当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互关扰，房屋某些部位的部分风压会显著增大，设计时应予以思索。互关扰，房屋某些部位的部分风压会显著增大，设计时应予以思索。 GB50009GB50009规定：将单独建筑物的体

19、型系数规定：将单独建筑物的体型系数s s 乘以相互关扰系数乘以相互关扰系数( (可参考类似条件的实验资料确定；必要时宜经过风洞实验得出可参考类似条件的实验资料确定；必要时宜经过风洞实验得出) )以思以思索风力相互关扰的群体效应。索风力相互关扰的群体效应。 ？ 风力作用在高层建筑外表，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边风力作用在高层建筑外表，其压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边棱处和在附属构造的部位阳台、雨篷等外挑构件，部分风压会超棱处和在附属构造的部位阳台、雨篷等外挑构件，部分风压会超越按表所得的平均风压越按表所得的平均风压 GB50009GB50009规定：对负压区可根据不同部位分别取体型

20、系数为规定：对负压区可根据不同部位分别取体型系数为-1.0 -1.0 -2.2 -2.2？对封锁式建筑物，思索到建筑物内实践存在的个别孔口和缝隙，以及？对封锁式建筑物，思索到建筑物内实践存在的个别孔口和缝隙，以及机械通风等要素，室内能够存在正负不同的气压。机械通风等要素，室内能够存在正负不同的气压。 GB50009GB50009规定：对封锁式建筑物的内外表压力系数，按外外表风规定：对封锁式建筑物的内外表压力系数，按外外表风压的正负情况取压的正负情况取-0.2-0.2或或0.20.22 2、风压高度变化系数、风压高度变化系数z z 地面的粗糙度、温度垂直梯度地面的粗糙度、温度垂直梯度 在大气边境

21、层内，风速随离地面高度而增大在大气边境层内，风速随离地面高度而增大当气压场随高度不变时，风速随高度增大的规律，主要取决于地面当气压场随高度不变时，风速随高度增大的规律，主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度粗糙度和温度垂直梯度 通常以为在离地面高度为通常以为在离地面高度为300m 300m 500m 500m时，风速不再受地面粗糙度时，风速不再受地面粗糙度的影响，到达的影响，到达“梯度风速，该高度称为梯度风高度梯度风速，该高度称为梯度风高度HGHG 地面粗糙度等级低的地域，其梯度高度比等级高的地域为低。地面粗糙度等级低的地域，其梯度高度比等级高的地域为低。 GB50009-2019 GB50009

22、-2019地面的粗糙度类别地面的粗糙度类别 A A类类近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地域 B B类类田野、乡村、丛林、丘陵、房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区田野、乡村、丛林、丘陵、房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区 C C类类有密集建筑群的城市市区有密集建筑群的城市市区 D D类类有密集建筑群且房屋较高的城市市区有密集建筑群且房屋较高的城市市区 地面粗糙度类别地面粗糙度类别 粗糙度指数粗糙度指数 梯度风高度梯度风高度HG 风压高度变化系数风压高度变化系数 z A类类 0.12 300m 1.379(z/10)0.24 B类类 0.16 350m 1.000(z/10

23、)0.32 C类类 0.22 400m 0.616(z/10)0.44 D类类 0.30 450m 0.318(z/10)0.60 风压高度变化系数风压高度变化系数 z (z)=恣意高度处的风压恣意高度处的风压wa(z)/根本风压根本风压w0 根据离地面或海平面高度、地面粗糙度类别由根据离地面或海平面高度、地面粗糙度类别由GB500092019表表7.2.1确定。确定。 【思索题】【思索题】GB50009对远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系对远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数数 z如何确定？如何确定？风压高度变化系数风压高度变化系数 地面粗糙度类别地面粗糙度类别 离地

24、面或海平离地面或海平面高度（面高度（m） A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 30 1.80 1.42 1.00 0.62 40 1.92 1.56 1.13 0.73 50 2.03 1.67 1.25 0.84 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70

25、1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 250 2.99 2.80 2.54 2.19 300 3.12 2.97 2.75 2.68 350 3.12 3.12 2.94 2.68 400 3.12 3.12 3.12 2.91 450 3.12 3.12 3.12 3.12 地面粗糙度近似确定原那么无实测粗糙度指数地面粗糙度近似确定原那么无实测粗糙度指数 以拟建房以拟建房2km2km为半径的迎风半圆范围内的房屋高度和密集度来区分粗为半径的迎风半圆范围内的房屋高度和密集度来区分粗糙度类别，风向原那么上应以该地域最大风的风向为准

26、，但也可取其糙度类别，风向原那么上应以该地域最大风的风向为准，但也可取其主导风；主导风； 以半圆影响范围内建筑物的平均高度以半圆影响范围内建筑物的平均高度h h平均来划分地面粗糙度类别，平均来划分地面粗糙度类别，当当h h平均平均18m18m，为，为D D类，类，9m9m h h平均平均18m18m为为C C类，类， h h平均平均 9m 9m，为，为B B类。类。 影响范围内不同高度的面域可按下述原那么确定，即每座建筑物向外影响范围内不同高度的面域可按下述原那么确定，即每座建筑物向外延伸间隔为其高度的面域内均为该高度，当不同高度的面域相交时，延伸间隔为其高度的面域内均为该高度，当不同高度的面

27、域相交时，交叠部分的高度取大者；交叠部分的高度取大者； 平均高度平均高度h h平均取各面域面积为权数计算。平均取各面域面积为权数计算。3 3、平均风下构造的静力风载、平均风下构造的静力风载 wz= wz= s s z(z) w0z(z) w0 二、顺风向脉动风效应二、顺风向脉动风效应 脉动风脉动风随机动力作用随机动力作用按随机振动实际进展分析按随机振动实际进展分析- -自学自学 1 1、主要承重构造、主要承重构造 顺风向总风效应顺风向总风效应= = 顺风向平均风效应顺风向平均风效应+ + 顺风向脉动风效应顺风向脉动风效应 w(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z)w(z)= w

28、(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z)w(z)=z z s s z(z) w0z(z) w0 z z 高度高度z z处的风振系数，且处的风振系数，且z=1+z=1+z/z/ P59 P59，式，式4-654-65 脉动增大系数，与脉动增大系数，与w0T12w0T12、房屋构造类型；、房屋构造类型； 脉动影响系数，与地面粗糙度类型、脉动影响系数，与地面粗糙度类型、H/BH/B、房屋总高、房屋总高H H； zz振型系数，由构造动力计算确定普通取第一振型。振型系数，由构造动力计算确定普通取第一振型。 GB50009GB50009规定：规定： 根本自振周期根本自振周期T10.25sT

29、10.25s的工程构造房屋、屋盖及各种挺拔构造的工程构造房屋、屋盖及各种挺拔构造 高度高度H 30mH 30m且高宽比且高宽比H/B 1.5H/B 1.5的高柔房屋的高柔房屋思索风压脉动对构造发生顺风向风振的影响思索风压脉动对构造发生顺风向风振的影响2 2、围护构造、围护构造 对于围护构造，由于其刚度普通较大，在构造效应中可不用思索其对于围护构造，由于其刚度普通较大，在构造效应中可不用思索其共振分量，可仅在平均风的根底上，近似思索脉动风瞬间的增大要共振分量，可仅在平均风的根底上，近似思索脉动风瞬间的增大要素，经过阵风系数素，经过阵风系数gz gz 来计算风效应。来计算风效应。即即 w(z)=

30、w(z)= gz gz s s z(z) w0z(z) w0 gzgz阵风系数，按下式确定阵风系数，按下式确定 gz=k ( 1+2 gz=k ( 1+2 f )f ) k k 地面粗糙度调整系数地面粗糙度调整系数, k =0.92, k =0.92 A A类类; k =0.89; k =0.89 B B类类; ; k =0.85 k =0.85 C C类类; k=0.80; k=0.80 D D类；类； f f 脉动系数，根据国内实测数据，并参考国外规范资料取脉动系数，根据国内实测数据，并参考国外规范资料取 f=0.5f=0.535 1.8(35 1.8(-0.16)(z/10)-0.16)

31、(z/10)- 地面粗糙度，地面粗糙度， =0.12 =0.12 A A类；类； =0.16 =0.16 B B类；类； =0.22 =0.22 C C类；类； =0.30 =0.30 D D类。类。留意：留意： 对低矮房屋围护构造风荷载对低矮房屋围护构造风荷载暂时未作详细规定，但允许设计者参暂时未作详细规定，但允许设计者参照国外对低矮房屋的边境层风洞实验资料或有关规范的规定进展设计。照国外对低矮房屋的边境层风洞实验资料或有关规范的规定进展设计。第五节第五节 横风向构造风效应横风向构造风效应 一、横风向风振对细柔性构造应思索一、横风向风振对细柔性构造应思索 横风向风振横风向风振由不稳定的空气动

32、力特性构成的，其中包括旋涡零落、弛振、颤振、由不稳定的空气动力特性构成的，其中包括旋涡零落、弛振、颤振、扰振等空气动力景象。扰振等空气动力景象。 与构造截面外形和雷诺数与构造截面外形和雷诺数ReRe有关有关 vBlvlvFlvFvRe690002粘性力惯性力雷诺数sm251045. 1,-空气动力粘性系数粘性力粘性力= =粘性应力粘性应力 面积面积F =F =粘性系数粘性系数 速度梯度速度梯度dv/dydv/dy面积面积F F惯性力惯性力= =单位面积上的压力单位面积上的压力 v2/2 v2/2 面积面积F F 横向风振的产生横向风振的产生( (圆截面柱体构造圆截面柱体构造) )沿上风面沿上风

33、面ABAB速度逐渐增大速度逐渐增大v v ，B B点压力到达最小值点压力到达最小值; ;沿下风面沿下风面BCBC速度逐渐降低速度逐渐降低 v v ，压力重新增大。，压力重新增大。气流在气流在BCBC中间某点中间某点S S处速度停滞处速度停滞 v =0 v =0，生成旋涡，并在外流，生成旋涡，并在外流的影响下以一定周期零落零落频率的影响下以一定周期零落零落频率fsfs-Karman -Karman 涡街涡街当气流旋涡零落频率当气流旋涡零落频率fsfs与构造横向自振频率接近时，构造发生与构造横向自振频率接近时，构造发生共振，即发生横向风振共振，即发生横向风振 。雷诺数 Re= 圆筒式构造三个临界范

34、围圆筒式构造三个临界范围跨临界范围：跨临界范围： Re Re 3.5 3.5 106 106 强风共振强风共振超临界范围：超临界范围： 3.0 3.0105 105 Re Re 3.5 3.5 106 106 呈随机性呈随机性亚临界范围：亚临界范围： 3.0 3.0102 102 Re Re 3.0 3.0 105 105 微风共振微风共振3.5 106跨临界跨临界3.0 105超临界超临界3.0102亚临界亚临界二、构造横向风力和风效应二、构造横向风力和风效应1 1、构造横向风力、构造横向风力 PL=PL=L(L(v2/2)Bv2/2)B L -L -横风向风力系数，与雷诺数横风向风力系数，

35、与雷诺数ReRe有关有关 跨临界范围、亚临界范围的构造横风向作器具有周期性，构造横跨临界范围、亚临界范围的构造横风向作器具有周期性，构造横向风作用力向风作用力 PL(z,t)= ( PL(z,t)= (v2(z)/2)B(z) v2(z)/2)B(z) LsinLsin stst 风旋涡零落圆频率风旋涡零落圆频率 s=2s=2fs= 2fs= 2St v(z)/B(z) P62 (4-St v(z)/B(z) P62 (4-68)68) St- St-斯脱罗哈数，对圆形截面构造取斯脱罗哈数，对圆形截面构造取0.20.2 构造横风向共振景象构造横风向共振景象 横风向风作用力频率横风向风作用力频率

36、 fs fs 与构造横向自振根本频率与构造横向自振根本频率 f1 f1接近时，接近时，构造横向产生共振反响构造横向产生共振反响 锁住锁住look-inlook-in区域区域 风旋涡零落频率风旋涡零落频率fsfs坚持常数坚持常数= =构造横向自振频率构造横向自振频率f1f1的风速区域的风速区域 跨临界范围确定性振动跨临界范围确定性振动 锁住区域锁住区域: PL(z)sin: PL(z)sin1t1t 其它区域：其它区域： PL(z)sin PL(z)sins(z)ts(z)t 亚临界范围确定性振动亚临界范围确定性振动 PL(z)sin PL(z)sins(z)ts(z)t 超临界范围随机振动超临界范围随机振动 PL(z)f (t) PL(z)f (t) PL(z)sins(z)t 跨临界范围跨临界范围 PL(z)sinst z 确定性振动确定性振动 s =1 锁锁住区域住区域 y PL(z)sins(z)t x 超临界范围超临界范围 v 随机振动随机振动 PL f(t) 亚临界范围亚临界范围 确定性振动确定性振动