1、土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計土木工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計吳吳 瑾瑾 陳少林陳少林課程內(nèi)容課程內(nèi)容 風(fēng)工程基本知識風(fēng)工程基本知識 風(fēng)的特性風(fēng)的特性 結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng)結(jié)構(gòu)上的靜力風(fēng) 結(jié)構(gòu)上的脈動風(fēng)結(jié)構(gòu)上的脈動風(fēng) 結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計 結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)(高層、屋蓋、橋梁）高層、屋蓋、橋梁） 結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制 第一章第一章 緒論緒論 11 土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi)土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)災(zāi) 國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，在所有自然災(zāi)害中，國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，在所有自然災(zāi)害中，風(fēng)災(zāi)造成的損失為各種災(zāi)害之首。例如風(fēng)災(zāi)造成的損失為各種災(zāi)害之首。例如1999年，年，全球發(fā)土嚴(yán)重自然災(zāi)害共造成全球發(fā)土嚴(yán)重自然災(zāi)害共造成800億美元的

2、經(jīng)億美元的經(jīng)濟 損 失 ， 其 中 ， 在 被 保 險 的 損 失 中 ，濟 損 失 ， 其 中 ， 在 被 保 險 的 損 失 中 ， 颶風(fēng)造成的損失占颶風(fēng)造成的損失占70。2003年08月03日雷暴雨中突如其來的旋風(fēng)，把上海大劇院的屋頂掀去了一大塊 廣告牌轟然倒地 加油站屋蓋破壞加油站屋蓋破壞體臺場主看臺屋蓋覆面結(jié)構(gòu)損壞 塔科馬懸索橋的扭轉(zhuǎn)振動塔科馬懸索橋的扭轉(zhuǎn)振動 1.2 1.2 風(fēng)的特性風(fēng)的特性 風(fēng)可以有風(fēng)可以有定的傾角，它相對于水平定的傾角，它相對于水平般可般可在在+10到到-10內(nèi)變化。內(nèi)變化。 不同的季節(jié)和時日，可以有不同的風(fēng)向不同的季節(jié)和時日，可以有不同的風(fēng)向 隨機性隨機性 風(fēng)

3、與結(jié)構(gòu)的耦合風(fēng)與結(jié)構(gòu)的耦合實測風(fēng)速時程曲線實測風(fēng)速時程曲線風(fēng)強度的表示方法風(fēng)強度的表示方法 (1)蒲福風(fēng)速表蒲福風(fēng)速表 英國人蒲福英國人蒲福(FBeaufort)于于 l 805年擬定了風(fēng)年擬定了風(fēng)級，根據(jù)風(fēng)對地面級，根據(jù)風(fēng)對地面(或海面或海面)物體影響程度而定物體影響程度而定出的，稱為蒲氏風(fēng)級。出的，稱為蒲氏風(fēng)級。 自自0至至17共分共分18個等級個等級 臺風(fēng)臺風(fēng)熱帶氣旋熱帶氣旋最大平均風(fēng)力最大平均風(fēng)力12級或以上級或以上 (2)?；_(dá)龍卷風(fēng)風(fēng)力等級表?；_(dá)龍卷風(fēng)風(fēng)力等級表 龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)范圍小而時間短的強烈旋風(fēng)，范圍小而時間短的強烈旋風(fēng)，切向速度達(dá)切向速度達(dá)100m/s。 美國芝加哥大學(xué)福基

4、達(dá)美國芝加哥大學(xué)福基達(dá)(TTFujita)教教授曾于授曾于1970年提出龍卷風(fēng)按最大風(fēng)速劃分年提出龍卷風(fēng)按最大風(fēng)速劃分為為7個等級個等級. 規(guī)范中未考慮。規(guī)范中未考慮。 風(fēng)速風(fēng)壓關(guān)系風(fēng)速風(fēng)壓關(guān)系 對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計計算來說，風(fēng)力作用的大小直對工程結(jié)構(gòu)設(shè)計計算來說，風(fēng)力作用的大小直接以風(fēng)壓來表示。接以風(fēng)壓來表示。 222121vgvw 1.3 風(fēng)對結(jié)構(gòu)物的作用風(fēng)對結(jié)構(gòu)物的作用 一、風(fēng)作用的類型一、風(fēng)作用的類型 (1) (1)順風(fēng)向力順風(fēng)向力由與風(fēng)向一致的風(fēng)力作用由與風(fēng)向一致的風(fēng)力作用 (2) (2)橫風(fēng)向力橫風(fēng)向力結(jié)構(gòu)物背后的旋渦引起結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)物背后的旋渦引起結(jié)構(gòu)物的橫風(fēng)向橫風(fēng)向( (與風(fēng)向垂直與

5、風(fēng)向垂直) )力力 (3) (3)風(fēng)力扭矩風(fēng)力扭矩由橫風(fēng)向力、順風(fēng)向力引起由橫風(fēng)向力、順風(fēng)向力引起二、風(fēng)作用效應(yīng)二、風(fēng)作用效應(yīng) (1)(1)使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到過大的風(fēng)力或不穩(wěn)定；使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件受到過大的風(fēng)力或不穩(wěn)定；(2)(2)使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的撓度或變形，引起外墻、使結(jié)構(gòu)物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生過大的撓度或變形，引起外墻、 外裝修材料的損壞；外裝修材料的損壞；(3)(3)由反復(fù)的風(fēng)振動作用，引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞損壞；由反復(fù)的風(fēng)振動作用，引起結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞損壞；(4)(4)氣動彈性的不穩(wěn)定，致使結(jié)構(gòu)物在風(fēng)運動中產(chǎn)生加劇的氣氣動彈性的不穩(wěn)定，致使結(jié)構(gòu)物在風(fēng)運動中產(chǎn)生加劇的氣動

6、力；動力；(5)(5)由于過大的動態(tài)運動，使建筑物的居住者或有關(guān)人員產(chǎn)生由于過大的動態(tài)運動，使建筑物的居住者或有關(guān)人員產(chǎn)生不舒適感。不舒適感。 三、效應(yīng)分析方法三、效應(yīng)分析方法 順風(fēng)向平均風(fēng)順風(fēng)向平均風(fēng)靜力計算靜力計算 順風(fēng)向脈動風(fēng)順風(fēng)向脈動風(fēng)隨機振動理論計算隨機振動理論計算 橫風(fēng)向周期性風(fēng)橫風(fēng)向周期性風(fēng)按確定性荷載進(jìn)行按確定性荷載進(jìn)行動力計算動力計算四、抗風(fēng)設(shè)計要求四、抗風(fēng)設(shè)計要求 強度設(shè)計要求強度設(shè)計要求 剛度設(shè)計要求剛度設(shè)計要求 舒適度設(shè)計要求舒適度設(shè)計要求 局部構(gòu)件的合理設(shè)計局部構(gòu)件的合理設(shè)計外墻、玻璃、女兒墻等外墻、玻璃、女兒墻等 疲勞設(shè)計要求疲勞設(shè)計要求高周疲勞高周疲勞表表1-1 高層建筑頂部水平位移與結(jié)構(gòu)高之比高層建筑頂部水平位移與結(jié)構(gòu)高之比/H/H結(jié)構(gòu)類型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)框架輕質(zhì)隔墻1/5001/4001/800砌體填充墻1/650框架剪力墻一般裝修標(biāo)準(zhǔn)1/800較高裝修標(biāo)準(zhǔn)1/900筒體及筒中筒一般裝修標(biāo)準(zhǔn)1/900較高裝修標(biāo)準(zhǔn)1/1000剪力墻一般裝修標(biāo)準(zhǔn)1/1000較高裝修標(biāo)準(zhǔn)1/1200框架輕質(zhì)隔墻1/4501/4001/600砌體填充墻1/500框架剪力墻一般裝修標(biāo)準(zhǔn)1/700較高裝修標(biāo)準(zhǔn)1/800筒體及筒中筒一般裝修標(biāo)準(zhǔn)1/800較高裝修標(biāo)準(zhǔn)1/900剪力墻