國際風力計算公式:
ωk=βzμsμzω0
ωk-----風荷載標準值,kN/m2;
βz----z高度處的風振系數(shù);
μs----風荷載體型系數(shù);
μz----風壓高度變化系數(shù);
ω0----基本風壓值,kN/m2。
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βz:風振系數(shù)是指風對建筑物的作用是不規(guī)則的,風壓隨風速、風向的紊亂變化而不停地改變。通常把風作用的平均值看成穩(wěn)定風壓或平均風壓,實際風壓是在平均風壓上下波動的。平均風壓使建筑物產(chǎn)生一定的側移,而波動風壓使建筑物在該側移附近左右振動。對于高度較大,剛度較小的高層建筑,波動風壓會產(chǎn)生不可忽略的動力效應,在設計中必須考慮。目前采用加大風荷載的辦法來考慮這個動力效應,在風壓值上乘以風振系數(shù)。當房屋高度大于30m、高寬比大于1.5時,以及對于構架、塔架、煙囪等高聳結構,均考慮風振。( PS:對于30m以下且高寬比小于1.5的房屋建筑,可以不考慮脈動風壓影響,此時風振系數(shù)取βz=1.0)
μs:也稱空氣動力系數(shù),它是風在工程結構表面形成的壓力(或吸力)與按來流風速算出的理論風壓的比值。它反映出穩(wěn)定風壓在工程結構及建筑物表面上的分布,并隨建筑物形狀、尺度、圍護和屏蔽狀況以及氣流方向等而異。對尺度很大的工程結構及建筑物,有可能并非全部迎風面同時承受最大風壓。對一個建筑物而言,從風載體型系數(shù)得到的反映是:迎風面為壓力;背風面及順風向的側面為吸力;頂面則隨坡角大小可能為壓力或吸力。8.3.1房屋和構筑物的風載體型系數(shù),可按下列規(guī)定采用:1 房屋和構筑物與表8.3.1 中的體型類同時,可按該表的規(guī)定采用;2 房屋和構筑物與表8.3.1 中的體型不同時,可參考有關資料采用;3 房屋和構筑物與表8.3.1 中的體型不同且無參考資料可以借鑒時,宜由風洞試驗確定;4 對于重要且體型復雜的房屋和構筑物,應由風洞試驗確定。
μz:從某一高度的已知風壓(如高度為10米的基本風壓),推算另一任意高度風壓的系數(shù)。風壓高度變化系數(shù)隨離地面高度增加而增大,其變化規(guī)律與地面粗糙度及風速廓線直接有關。設計工程結構時應 風荷載 在不同高度處取用對應高度的風壓值。
對于平坦或稍有起伏的地形,風壓高度變化系數(shù)應根據(jù)地面粗糙度類別按表8.2.1 確定。
地面粗糙度可分為A、B、C、D 四類:
——A 類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū);
——B 類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū);
——C 類指有密集建筑群的城市市區(qū);
——D 類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。
對于山區(qū)的建筑物,風壓高度變化系數(shù)可按平坦地面的粗糙度類別,由表8.2.1確定外,還應考慮地形條件的修正,修正系數(shù)η分別按下述規(guī)定采用:
1 對于山峰和山坡,其頂部B 處的修正系數(shù)可按下述公式采用:
式中tg α—山峰或山坡在迎風面一側的坡度;當tg α>0.3 時,取tg α=0.3;
k—系數(shù),對山峰取3.2,對山坡取1.4;
H—山頂或山坡全高(m);
z—建筑物計算位置離建筑物地面的高度,m;當z>2.5H 時,取z=2.5H。
對于山峰和山坡的其他部位,可按圖8.2.2 所示,取A、C 處的修正系數(shù)ηA、ηC 為1,AB 間和BC 間的修正系數(shù)按η的線性插值確定。
2 山間盆地、谷地等閉塞地形η=0.75~0.85;
對于與風向一致的谷口、山口η=1.20~1.50。
1. 8.2.3對于遠海海面和海島的建筑物或構筑物,風壓高度變化系數(shù)可按A 類粗糙度類別,由表8.2.1 確定外,還應考慮表8.2.3 中給出的修正系數(shù)。
地面粗糙度
地面因障礙物形成影響風速的粗糙程度。風(氣流)在接近地面運動時,受到樹木、房屋等障礙物的摩擦影響,消耗了一部分動能,使風速逐漸降低。這種影響一般用地面粗糙度衡量。地面粗糙度愈大,同一高度處的風速減弱愈顯著。一般地面粗糙度可由小而大列為水面、沙漠、空曠平原、灌木、村、鎮(zhèn)、丘陵、森林、大城市等幾類。
風速廓線
風速隨高度的變化曲線(圖2)。風速通常隨離地面高度增大而增加。增加程度主要與地面粗糙度和溫度梯度有關。達到一定高度后,地面的摩擦影響可忽略不計,該高度稱為梯度風高度。梯度風高度隨地面粗糙度而異,一般約為300~500 米。梯度風高度以內(nèi)的風速廓線一般可用指數(shù)曲線表示。
ω0:基本風壓與風剖面、重現(xiàn)期、離地高度等因素有關,對于不同設計安全度的荷載規(guī)范,其基本風壓亦有較大差別,如橋規(guī)與房屋風荷載規(guī)范中基本風壓明顯不同。由基本風壓計算離地面10m高度處風速,最根本的方法要經(jīng)過兩次換算:首先, 基本風壓的計算 由規(guī)范基本風壓及其風剖面換算至大氣邊界層梯度高度處風速,再由該風速按工程場地處風剖面換算得出離地10m高度處風速。注意,規(guī)范規(guī)定某一地區(qū)風壓,給定的風剖面指數(shù)與梯度高度同該地區(qū)內(nèi)工程場地相關參數(shù)可能有較大不同
廣告牌受力的實際計算要參考以下數(shù)值:
位置:沿海、郊區(qū)、市區(qū)。
樓高:離地面多少高底
受力面:畫面廣告以100%計算,發(fā)光字以50-60%計算。
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