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结构在风荷载作用的研究现状浅谈 摘要：为了满足建筑的经济性、安全性以及舒适性的要求，本文主要介绍了风荷载的定义记忆结构在风荷载作用下的研究现状，为设计者提供一定的参考价值。 关键词：风荷载；结构；研究现状 1、引言 风灾是自然灾害中影响较大的一种，它每年都给人类生命和财产带来巨大的损失。据估计，全球每年由于风引起的损失高达100亿美元。在结构设计特别是在高耸结构、大跨度桥梁、屋盖结构中，风荷载是一个极其重要的设计荷载。而对于高耸、高层结构和玻璃幕墙结构来说，风荷载引起的响应在总荷载中占有相当大的比重，甚至起着决定性的作用，合理的抗风设计对保障这些建筑结构的功能有重要的意义。在风力作用下，屋面常受到很大的吸力，如果自重等荷载的作用不足以抵抗吸力的作用，屋面将会被掀起而破坏。风荷载作为屋盖结构的主要外来荷载，是引起破坏的主要原因。 2、风荷载的基本概念 在工程设计中，风力常用风压来表示。根据测得的风速可以求出风压，风速是随高度、周围地貌的变化而变化的。在设计中所用的风压是基本风压。基本风压是按规定的地貌和高度所测风速经统计换算确定的。离地面越近，地面对风的摩阻也越大，风速便会减小。我国现行《建筑结构荷载规范》规定的基本风压是以10米高为标准高度。风速与地表的粗糙度有关，粗糙度越大，风能消耗也越大，平均风速便减小，我国将地表粗糙度分为A、B、C三种。风载具有很大的随机性，因而对最大风速的测试结果各年都不一样，但在结构设计中必须保证结构的安全性，也就是所用的风荷载必须具有很大的代表性和预防性。 我国目前所用的最大风速的重现期对一般结构是30年一遇;对高层建筑是50年一遇;对特别重要的结构是100年一遇。屋盖结构是房屋中的重要部分，它起着围护及承重作用。在风力的作用下，屋盖受到很大的风荷载，如果结构的自承重等荷载不足以抵抗吸力的作用，屋盖则有可能被掀起而破坏。因此在屋盖设计中，风荷载是一个比较重要的设计荷载。在实际情况下，风的方向是任意的。对一个具体结构来说，在风荷载的作用下，既有水平分力，又有竖向分力。对大多数结构，水平风力起主导作用。对屋盖结构而言，当风力沿水平方向时，其风荷载通常是垂直于屋面的，沿竖向方向的分力很大。因而对屋盖结构既得考虑水平方向的风荷载，也得考虑垂直方向的风荷载。 3、结构在风荷载作用下的研究现状 3．1我国风荷载规范的在结构中的应用研究现状 中国规范将风荷载摆到了一个极其重要的位置，在多个规范中都对风荷载作有规定中以《建筑结构荷载规范》为主。我国自建国以来，随着土木工程学科蓬勃发展，荷载规范也在不断地改进、完善。现行《建筑结构荷载规范》是在修订后于 2006 年 11 月 1 日起实施的。我国自建国以来，随着土木工程学科蓬勃发展，荷载规范也在不断地改进、完善。经过 1987 年和 2001 年两次大的修改后，我国现行的风荷载规范整体水平与先进国家的标准和国际接近，研究发现无论是刚性结构还是柔性结构，中国规范的计算结果与随机振动理论的计算结果相差不大。 风荷载标准值计算公式为：（3.1） 其中， 为风荷载标准值 为高度z 处的风振系数 为风荷载体型系数 为风压高度变化 为基本风压 但有些地方可能还需要改进或完善，如：一些常见建筑的体型系数需要细化，局部体型系数和内压系数等需要完善；规范中没有横风向风振和大跨屋盖结构风振的具体规定；对于超大高宽比的建筑结构，没有考虑气动阻尼对顺风向设计风荷载和横风向结构响应的影响；采用的“惯性风荷载法”在计算建筑物的等效静力风荷载时存在有一定的缺陷；顺风向的平均风力偏大而脉动风的峰因子偏小等。此外，对于高度较高的超高层建筑结构，在进行顺风向风振计算时应计入二阶，甚至更高阶振型的影响，这样才能有较好的精度以满足结构的承载力设计要求。总之，体型系数的细化、高层建筑横风向风振、大跨及悬挑结构的风振、建筑物群体相互影响、居住舒适性及建筑风环境等是规范有待今后丰富和完善的内容。 3.2结构在风荷载作用下的可靠度分析研究现状 自然界中的风荷载是一随机性非常强的荷载，因此高层、高耸结构在风荷载作用下的响应也呈现出相应的随机性。因此为了处理这些不确定因素，我们有必要从可靠度的角度出发进行结构抗风分析。而由于风荷载又是随时间变化的动荷载，因此在分析的时候，必须要考虑其对结构的动力效应，也就是要进行结构动力可靠度分析。 20 世纪 40 年代，美国学者 Rice 研究了结构动力响应与某一固定界限的交叉问题，建立了在给定时间内交叉次数和其期望值的数学表达式，从而为随机过程的首次超越和极值理论的广泛、深入研究开辟了途径。此后众多学者对首次超越问题进行了大量研究，但对许多有实际意义的工程系统，仍无法得到封闭形式的解析解，只有一些具有不同复杂程度和精度的近似解，如 Gauss 分布法、 本文来源：https://www.dywdw.cn/8765e8457d21af45b307e87101f69e314332fa01.html
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2024-01-08
