《高层结构抗风抗震设计》第二章（2-1）风力、结构风力及风效应

>§2-1风力、结构风力及风效应 由流体力学中的伯努利方程可知风压与风速关系: 空气单位体积重力 (kN/m) 相关知识点的 风压力 (kN/m 在标准大气情况下为 1630 空气质点密度 (t/m) 沿海城市上海,上值约为 1740 风速 高山地区的拉萨,上值约为 (m/s) 2600

由流体力学中的伯努利方程可知风压与风速关系： ➢§2－1 风力、结构风力及风效应 2 2 2 1 2 1 v g w v  =  = 空气质点密度 ( / ) 3 t m 风 速 (m/s) 风压力 ( / ) 2 kN m 1740 1 2600 1 在标准大气情况下， 1630 1 约为 沿海城市上海，上值约为 高山地区的拉萨，上值约为 空气单位体积重力 ( / ) 3 kN m [1]

已知某以高度z处的风速为v,则作用在结构上的风力 一般可表示为顺风向风力( ilong-wind)、横风向风 力 across-wind)和扭风力矩。□相关识点 PL B 二 Pl=4·m2B (2-2) 二-÷:- B 建筑物周围气流流形 结构上的风力 1D阻力系数B结构的参数尺度,常取截面垂于流动方向的最大尺度(m 11横向力系数(水平向结构也称升力系数)M扭矩系数

已知某以高度z处的风速为v，则作用在结构上的风力 一般可表示为顺风向风力（ilong-wind）、横风向风 力(across-wind)和扭风力矩。          =  =  =  p v B p v B p v B M M L L D D 2 2 2 2 1 2 1 2 1       （2－2） 结构上的风力  D  L  M 阻力系数 横向力系数（水平向结构也称升力系数） 扭矩系数 B 结构的参数尺度，常取截面垂直于流动方向的最大尺度（m） 建筑物周围气流流形

三种类型的振动 顺风向弯剪振动 横风向风力下 空气动力失稳 或弯扭耦合振动 涡流脱落振动 (驰振、颤振) 结构在顺风向和横风向风力甚至扭力矩作用下,当有微小风力攻角时, 在某种截面形式下,这些风力可以产生负号阻尼效应的力。如果结构阻 尼力小于这些力,则结构将处在总体负阻尼效应中,振动将不能随着时 间增长而逐渐衰减,却反而不断增长从而导致结构破坏。这时的起点风 速称为临界风速,这种振动犹如压杆失稳一样,但受到的不是轴心压力 而是风力,所以常称为空气动力失稳,在风工程中,通常称为弛振(弯 或扭受力)或颤振(弯扭耦合受力) 空气动力失稳在工程上视为必须避免发生的一类振动现象。 风的流动水平方向是主要的,但也可能在一定的仰角下流动,从而除水 平风力外,还存在竖向风力,由于高层建筑主要荷载是水平侧向荷载, 竖向荷载的适当增加并不起着很大的影响,因此对于高层建筑来说,主 要考虑水平侧向风力的影响

三种类型的振动 顺风向弯剪振动 或弯扭耦合振动 横风向风力下 涡流脱落振动 空气动力失稳 （驰振、颤振） 当无偏心风力矩时，在顺力向风力作用下， 结构将产生顺风向的振动，对高层结构来 说，一般可为弯曲型（剪力墙），也有剪 切型（框架），当为框剪结构时，可为弯 剪型。 当风吹向结构，可在结构周围产生旋涡，当旋涡脱落 不对成时，可在横风向产生横风向风力，所以横风向 振动在任意风力情况下都能发生涡激振动现象。在抗 风计算时，除了必须注意第一类振动以外，还必须同 时考虑第二类振动现象。特别是，当旋涡脱落频率接 近结构某一自振频率时，可产生共振现象，即使在考 虑阻尼存在的情况下，仍将产生比横向风力大十倍甚 至几十倍的效应，必须予以格外的重视。 结构在顺风向和横风向风力甚至扭力矩作用下，当有微小风力攻角时， 在某种截面形式下，这些风力可以产生负号阻尼效应的力。如果结构阻 尼力小于这些力，则结构将处在总体负阻尼效应中，振动将不能随着时 间增长而逐渐衰减，却反而不断增长从而导致结构破坏。这时的起点风 速称为临界风速，这种振动犹如压杆失稳一样，但受到的不是轴心压力 而是风力，所以常称为空气动力失稳，在风工程中，通常称为弛振（弯 或扭受力）或颤振（弯扭耦合受力）。 空气动力失稳在工程上视为必须避免发生的一类振动现象。 风的流动水平方向是主要的，但也可能在一定的仰角下流动，从而除水 平风力外，还存在竖向风力，由于高层建筑主要荷载是水平侧向荷载， 竖向荷载的适当增加并不起着很大的影响，因此对于高层建筑来说，主 要考虑水平侧向风力的影响