风荷载的计算 如果大家想把风荷载这一块搞清楚的话,我推荐大家看一下张相庭先生编制的《工程结构风荷载理论和抗风计算手册》或《结构风压和风振计算》。 一,风荷载标准值=风振系数*风荷载体形系数*风压高度变化系数*基本风压 1,地面粗糙度:表示风压高度变化程度的不同 主要分四类,分别为A类:海边;B:乡村;C类;一般城市;D类:大城市。 2,基本风压: 以10m高处,10分钟为时程的平均最大风速为依据,通过(0.5*空气密度*风速^2)这个公式计算得来,重现期一般取50年一遇。 3,风压高度变化系数:风速随着高度的增加而增加, A类地区:风压高度变化系数=1.284*(高度/10)^0.24,但不小于1.09. B类地区:风压高度变化系数=1.000*(高度/10)^0.30,但不小于1.00. C类地区:风压高度变化系数=0.544*(高度/10)^0.44,但不小于0.65. D类地区:风压高度变化系数=0.262*(高度/10)^0.60,但不小于0.51. 4,风荷载体系系数:表示结构承受的风压与来风的速度压的比值。 它主要跟结构的外形有关,一般方箱型取1.3,圆柱形取0.7。细算的话要结合规范。 5风振系数:表示顺向风风振的程度,其值始终大于1。 新规范GB5009-2012与旧规范相比较,该值的计算方法发生了很大的变化,几乎让人认不出来了。(其实还是很怀念老规范的计算方法) 风振系数的计算涉及到了十几个参数,比较繁琐,但还好都是一些加减乘除的公式,没有积分。就不一一说明了(其实主要是不懂那些参数的含义)。 二,如果炉顶有烟囱的话还要进行横向风振的校核,对于圆形的高耸结构。当结构的自振频率和漩涡脱落频率相近时,会发生横向风振。先解释几个概念:(方形的结构的也会发生,因为没有接触过,这里不讨论) 1结构自振周期T:结构自振频率的倒数,单位是秒。 2漩涡脱落频率=0.2*实际风速/直径。(0.2是圆形截面的斯托罗哈数) 将上述两个公式取等式可以得出发生横向风振时的实际风速=5*直径/T。规范上将该风速取名叫临界风速。它与与结构的直径和自振周期有关。 3雷诺数Re=69000*临界风速*塔器直径,(学过化工原理的都知道,69000是空气密度与粘度的比值) 当结构的自振频率和漩涡脱落频率相近的意思也就是实际风速大于等于临界风速。这时会发生横向风振。(对于一个结构,临界风速是定值) 这几个概念清楚了,下边就好理解了。 1当雷诺数<3X10^5,且塔器顶部风速大于临界风速,此时会发生亚临界微风共振。此时应考虑采取防振措施或者控制结构的临界风速不小于15m/s。(大家可以计算一下小于3X10^5的雷诺数,此时的临界风速和外径的乘积<4.35,这种情况一般是在小型烟囱或塔器经常出现的情况,如果不采取防震措施,塔器或者烟囱的计算应按考虑疲劳计算,因为平时的风速都是很小的,不可能经常刮大风,)。括号内是我自己理解的,规范上没有这么说,请大家自己判断括号内的内容。 2当雷诺数3X10^53.5X10^6,且结构的顶部风速的1.2倍大于临界风速,可发生跨临界强风共振,这种情况破坏最严重。至于横向风振的算法,规范里边比较详细,建议看规范。(现在碰到这种问题还是很头疼) 还有一点:实际风速大于等于临界风速时会发生横向风振,但是当实际风速达到1.4倍的临界风速后,就不用考虑横向风振的影响了,只考虑在临界风速和1.4倍临界风速这个区间的横向风振。