风洞试验数据利用及风载计算

钢结构设计公开课课程主题：风洞试验数据利用及风荷载计算分析目录一、风荷载计算三、风振系数四、阵风系数二、体型系数五、总结课程主题：风洞试验数据利用及风荷载计算分析课程内容：风洞试验结果的重点在于体型系数和风振系数。结合实际工程、规范、教材等进一步认识体型系数和风振系数。小跨度结构是否可以不用考虑风振系数？结构的风振系数与其跨度成正比关系吗？什么时候需要采用阵风系数？两者有何区别？通过这一节的讲解，将对风荷载计算作系统的梳理和探讨。知识点：风洞试验数据分析与运用、风荷载计算一、风荷载计算一、风荷载计算一、风荷载计算二、体型系数二、体型系数风速压仅代表自由气流所具有的功能，不能直接作为风荷载的取值。为获得作用在建筑物表面的平均风压值，需根据气流在受到阻碍后的运动情况，用风速压乘上体型系数。

设H高度处的来流风速为VH，静压为PH，则建筑物H高度i点处的风压Pi通常以无量纲系数的形式表达，即“点体型系数”：对于贝努利关系式成立的区域，得出：二、体型系数二、体型系数二、体型系数二、体型系数所谓“敏感”指的是流动情况的微小变化（屋面倾角的小幅变化、来流方向的微小改变或风速脉动强度的变化等各种因素）就可能造成风荷载作用方向的改变。右图给出了某屋面整体风荷载的作用时程，尽管平均风荷载体现为风吸力(Fz<0），但在某些时刻，可能会出现反向作用的风荷载（Fz>0）。因此，设计时应考虑µs变号的情况。

由此带来的问题是µs变号后如何取值。由右图可知，风荷载反向的主要原因是风荷载脉动幅度过大，超过了平均风荷载。因此，µs变号只是为了获得反向风荷载的技术处理，其取值水平应当小于表征平均风压大小的真实的µs值。鉴于反向作用的风荷载情况较为复杂，规范并没有对µs变号后的取值方法做出明确规定，应用中可根据屋面的体型特征、结合工程经验适当取值。基本原则是：表征平均风压大小的真实的μs值绝对值越高，则考虑反向作用的风荷载时，取定的μs的绝对值应当越小

。在未获得相关风洞试验资料或未取得可靠依据时，us反号取值可取0.2。二、体型系数二、体型系数学校网址：

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扫码添加客服：二、体型系数二、体型系数二、体型系数二、体型系数180°0°二、体型系数0°三、风倦振系数在风力假作用下刊，结构总将产生耽振动；洗振动着程的结构歼又会改枪变其表肆面风荷取载分布爱，即尸和风力拍之间产拣生了相兰互耦合芹作用。亲风对结冲构的动杨力作国用可用招空气动亚力学方惧法进行精描述驰，而结姻构和风债力之间针的搞合瓜作用可乖用气动璃弹性力深学方法虑进行描悄述。当结构举振动幅毫度不大真时，陵结构和伞风力之车间的搁肚合作用极可以忽育略不计侨。此时键，可将弱风对水结构的见作用理金解为是进一种理拴想动力烘荷载作枯用。由近于风是断具有随密机性的头空气流蛋动，坊因而其莫对结笛构的动丧力作用眉也具有废随机性拿，由赢此产生登的结构装振动也流具有随岗机性。窄从这个鹅意义上员讲，缓结构风吸振问题艰可以归嗽结为在币随机动碗力荷载蜓作用下共的结构膛动力学铅问题。风振宫系数光法定匆义峰醉值响栽应与敲平均少响应灰之比绞为“羽风振喊系数呢”，以后此来呜表征婚结构迹对脉醉动风张荷载某在不拘同方蔑向上火的放殿大作拌用，差即：三、风横振系数目前规轿范中规南定的荷景载风振增系数主孝要针对乎高层建辞筑等以笑一阶振齿型为主脏要振动镰的结构梯，采用泳了一阶白模态位床移响应卖来计算谁动力风巴荷载。对于梳复杂多空间团结构裳的有荷限元娘风振您时程观分析叠中采折用规穷范所将规定街的这睁一定留义计梳算荷储载风竟振系渗数会造遇到隐很多得问题趁。首舍先，挖由于疏复杂跨空间闭结构号有多酬振型愤参与竟结构免振动狐，参坝振模客态的厦选取别是个径难以藏解决隐的问拢题；患其次授由于肿风振酬系数浓最初技是针办对像映高耸级结构伍那种挎以第梅一振摔型为餐主的沾悬臂斑结构胃提出凑的，践且其恨结构考极值斤响应(顶端位仇移和基太底剪力)明确，沃而对于铅大型复哲杂结构樱，结构年的不同削部位、飞不同构捧件之间窜的等效禾目标不务同，因扯而较难却确定荷笋载风振神系数。一般畏采用匠基于岸结构州位移敞响应阀的风迹振系葡数，请即采含用位旅移风赛振系上数。三、风马振系数采用元结构召各点隶的位朵移风努振系零数，糠会得融到很响多计烫算结牢果，昆一般芝采用货最不烛利风攀振系登数，蹄即以我最大责动力何响应迅为控趟制指而标的吉整体让位移微风振徐系数丸：式中，{Uwi}ma勿x和{βdi×Uw看i}max分别痒为静乳风荷帮载作悦用下各的结建点位薄移最识大值则和动养力风宝荷载竖作用誓下结恩点位炎移极垄值的闪最大息值。研从统安计的龟角度昨看，效上式斤包含匆了结纺点的饮最大蹈动响弄应信吼息，忘又包澡含了恳静力丑计算祸时结拦点的写最大帜静变没形，昨避免辈了对撑风振气系数露选取资的过岛分保结守，析因而冰是比婶较合吹理的啄。尽鱼管对谨于某闲些结作点来清说，β*d可能要斩比实际氏的βdi要小仪，但垂由于挺其相徐应的夹动响鸭应值攀较小捏，对厘构件液设计榴不起重控制养作用坊，因喷此并饲不影予响整宿个结咸构的偿安全注度。三、风佳振系数从工程岸设计角咸度，需真要提出军一个针萌对整个雾结构的抄风振系镇数。但时是，若耐取所有参结点的懂位移中钩的最大席值的风垮振系数顷作为整硬个结构怎的位移悉风振系技数，当贯结构各漏部分的首振动特颈性相差跪较大时贡，可能析不见得仿合理。棵为此，隆对结构苏进行有会效分区加，并对还风振计末算结果搏进一步浇统计处粘理，从严而得到零针对结芳构不同命振动特电点区域掏的分区痛位移风影振系数刘，第j个分及区的浸位移帅风振介系数帝为：三、魄风振请系数三、风忽振系数响应类型Z向竖向位移（竖直向上）Z向竖向位移（竖直向下）X向水平位移Y向水平位移起控制作用的风向60°255°15°255°关键节点号342328835743237响应极值（mm）101.70-92.7097.86105.50相应平均值（mm）58.18-53.4258.6866.04风振响应因子1.751.671.671.60整体表废示法：三、惩风振内系数结构缘瑞分区某个差风向甜角下林的分层区风雪振系姜数三、温风振判系数三、敞风振懂系数三、侦风振怎系数三、您风振划系数四、阵草风系数自然猫界的蚊风都滚是脉钻动的廊，其严作用谅在建沉筑表龙面的厨风压鲜也是书脉动野的。蹈右图老给出拒了一粉段典水型的成压力飘系数崇时程颤曲线应。由舟这段岛时程味可得诞出一墙个平睬均值闯（奴平均尸压力恐系数圈）班；而献由于由风压寇是脉捷动的香，在览曲线弟中会悉有最滚高压若力和扰最低师压力衰。四、阵冻风系数四、稿阵风裁系数引入急准定掉常假枝定弓，糕即假孩定建减筑结帜构表逐面风挣压和吗来流灰的风涨速压派同步企脉动乱。换封言之旬，就耗是认仰为体俯型系非数不男随时盾间变惩化毫。在嚼此前做提假比定下喷，经虹推导瘦计算市，脉相动风案压与习平均吨风压搂的伶比值造等于财揣流杆度的2倍，即认：式中z为离晶地高培度哗，α为风剖遥面指数恒，I10则为各示地貌下10m高度燥的揣破流度役，A、B、C和D四类忙地貌伏分别0.1号2、0.1陈4、0.2吹3和0.3添9。此本外，唐由于铸近地键面风晚的不厉确定河性较脚高俭，湍气流度洪剖面荡也和骡平均播风速常剖面抬一样筛规定嗽了截板止高辆度梅，即A、B、C、D四类懒地貌代高度腐取值神分别箱不应厕小宁于5m、l0m、15共m和30苏m，也节即阵限风系静数分团别不告大于1.排65最,津l.煌70狼,仁2.0诞5和2.电40。五、总陵结1、体狂型系修数表女征建程筑形床体对槐风荷惧载的鸦影响睡，设灭计时牌既要悉注意怒风吸碌力的鄙不利槽影响扰，又屯要注火意对扬风荷铜载敏耍感时脂，正稠风压友力的痛影响往，四雕边封部闭式兆风压兴力体怖型系恒数不丈小于0.1，四边痰敞开式进风压力广体型系柴数建议杏取值0.抗2。2、风毒振系傻数表举征主喝体结申构在翠风荷铁载作痰用下环的动刑力响鄙应，转与结伸构的劣动力扛特性症有关摆，结佳构刚拣度越驳大，损风振液系数法越小赚，结擦构刚蜘度越以小，送风振介系数裕越大杆，一脖般以魔结构川动力植响应板的最傅大位移移与孕静力超荷载篮下最率大位橡移的龙比值绍来表黄示，赴可区盖分为先分块敌风振恼系数龄或整音体结管构风土振系著数。3、严格助意义上诊讲，任朗何主体封结构都缩慧存在风纺振系数吃，小跨纪度网架橡的风振良系数也熔有可能下达到1.8甚至1.桐9（在未斯取得风伯洞试验惑之前，眯是否考幅虑风振沾系数需扔要斟酌村确定）津；但当碍结构刚