风荷载 的统计与分析

海南省风速、风荷载分布图的分析与研究摘要：随着博鳌亚洲论坛在海南落户，国际旅游岛的建设，中国文昌航天发射场的建立，三沙市的成立，以及海南自由贸易港的定义，海南在国内以及国际上的经济、政治、战略地位越来越重要。

海南省的经济建设进度越来越快，规模越来越大，各种宏伟的建筑物、复杂的构造物层出不穷。

海南岛特别是东部地区是台风频繁之地；2010年以后，海南的台风等级呈现出“突高”趋势，2014年7月第1409 号“威马逊”等强台风，给海南带来了特别严重的灾害。

因此，认真研究和精准划分海南省的风速、风荷载的分布图，对于海南省的国民经济建设和防台风灾害是非常必要的。

关键词：风速；风荷载；海南省；一、现存规范的不足之处：1. GB50009-2012《建筑结构荷载规范》的不足：a.时间上客观不足。

该规范在2012年开始实施，客观上没法考虑到2014年的“威马逊”等超强台风的影响，从而使得2014年以后的建筑结构仍然按照该规范的风荷载信息计算。

b.划分的市县风荷载区域的不科学。

提供的海南省基本风压，仅有7个代表性的市县，三沙市中的西沙岛，以及西沙岛的附属岛屿珊瑚岛。

并没有考虑其他剩余11个市县，以及三沙市中的中沙群岛和南沙群岛及附属岛屿的风荷载数据。

c.气象站数据统计上的不精准。

由于《荷载规范》需要涵盖全国各地的风压情况，所利用的气象站为各地的长期气象站，风压分布图的空间分布率量级大致在 km,使得风压等值线走势显得过于平缓，并且无法体现出海南沿海地区空间尺度在～km 量级地形地貌对风场的影响。

2.省标规范《DBJ02-2006 海南省建筑外门窗抗风压、水密、气密性能控制指标》和《DBJ46-011-2015 海南省农村居住建筑抗震防风技术规程》的不足：a.时间上的不足。

目前海南体现风荷载信息的就以上两本规范，虽然《DBJ46-011-2015 海南省农村居住建筑抗震防风技术规程》里面的风荷载数据几乎沿用了2006年9月份发布和实施的《DBJ02-2006 海南省建筑外门窗抗风压、水密、气密性能控制指标》，2014年和2015年的超强台风的影响均未考虑进去。

4.2风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。

4.2.1单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。

按下式计算：垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值式中：Wo1.基本风压值按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的按公式确定。

但不得小于0.3kN/m2。

值确定的风速V0(m/s)对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。

一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。

2.风压高度变化系数μz《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。

A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；风荷载高度变化系数μz地面粗糙类别DBCA高度（m)1.17 1.00 0.74 0.62 51.38 1.00 10 0.74 0.621.52 1.14 15 0.74 0.62 计算公式0.24 =1.379(z/10)A类地区1.63 1.25 0.84 0.62 200.32 = (z/10)B类地区1.80 30 1.42 1.00 0.62)0.44 =0.616(z/1040 C1.92 1.56 1.13 0.73 类地区0.6 =0.318(z/10)1.25 2.03 1.67 50 0.84 D类地区0.93 1.35 2.12 60 1.771.022.20 70 1.86 1.451.11 1.95 1.542.27 801.19 1.622.02902.341.27 1002.40 2.091.701.612.03 2.382.64 1501.92 2002.612.30 2.832.19 2.802.99 2502.542.453.12 3002.972.752.68 3502.943.123.122.913.123.12 4003.123.123.123.12 3.12 450位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。

第六章荷载的统计分析荷载是指作用在结构上的各种外力和外载荷，包括静载、动载和温度荷载等。

荷载的统计分析是指对不确定性荷载进行统计学分析，以确定设计和评估结构时所需的设计荷载。

1.荷载的分类荷载可分为静态荷载和动态荷载。

静态荷载是指结构在平衡状态下的荷载，如常规荷载和温度荷载等；动态荷载是指结构在运动状态下的作用荷载，如风荷载和地震荷载等。

静态荷载和动态荷载都具有一定的随机性，因此需要进行统计分析。

2.荷载的概率密度函数概率密度函数是描述随机变量取值概率分布的函数。

对于荷载的概率密度函数的确定，可通过实测数据和经验公式等方法进行。

在实际工程中，通常采用正态分布、对数正态分布或极值分布等概率密度函数来描述荷载的随机性。

3.荷载的统计参数对于随机变量X的概率分布函数F(x)，其均值E(X)、方差Var(X)和标准差σ(X)分别表示为：E(X) = ∫x·f(x)dxVar(X) = ∫(x-E(X))^2·f(x)dxσ(X) = √Var(X)其中，f(x)为X的概率密度函数。

荷载的均值表示荷载的平均水平，方差表示荷载的波动程度，标准差表示荷载离散程度的一个度量。

这些统计参数对于结构的设计和评估非常重要，可以为结构提供合理的安全保证。

4.荷载的组合在实际工程中，结构承受多种荷载的组合作用，需要通过荷载组合来确定设计荷载。

通常采用极限状态设计理论，即将不同荷载的作用效果取最不利情况进行组合，以确保结构在可能出现的最不利荷载组合下满足设计要求。

5.荷载的可靠度分析荷载的可靠度分析是指对设计荷载的可靠性进行分析评估，以确定结构的可靠性水平。

可靠度分析通常采用强度和荷载的双参数形式进行，其中强度是指结构的强度水平，荷载是指结构的作用荷载。

可靠度指标可通过可靠度指数β、可靠度指数指数β、可靠性指标CV和失效概率Pf等来表示。

荷载的统计分析是结构工程中一个十分重要的内容，对结构的设计和评估具有重要的指导作用。

风荷载计算方法
风荷载计算是指根据建筑物高度、结构形式、地理位置、建筑物
表面积、风速等参数，计算出风力对建筑物产生的作用力，以确定建
筑物在风力作用下的稳定性和安全性。

风荷载计算是建筑结构设计的
重要基础计算，对保证建筑物的安全性和稳定性具有极为重要的意义。

计算风荷载的方法主要采用美国标准和欧洲标准两种方法。

美国标准采用ASCE7标准，根据建筑物的形状、高度、地理位置、建筑物表面积、风速等参数参考标准的风荷载量进行计算。

首先根据
不同的地区选择适用的地区风速，然后按照建筑的高度和类型选择适
当的风荷载系数，利用公式计算出所需的风荷载。

欧洲标准采用Eurocode 1标准，根据建筑物的高度、风速、地形
等参数确定风压力大小，并根据建筑物的形状和功能，采用不同的计
算公式进行计算。

首先根据不同的地区选择适用的地区风速，然后根
据建筑物的高度、形状和暴露面积，采用对应的风荷载系数计算风压
力大小。

计算结果通常以单位面积上的风荷载或风压力表示。

无论是美国标准还是欧洲标准，计算风荷载都需要考虑到建筑物
的结构特征、地理环境和气象情况等因素，以获取合理的结果。

同时，风荷载计算也需要考虑到建筑物在不同时期产生的不同风荷载，以便
为结构设计提供全面且准确的参考数据。

总之，风荷载计算是建筑工程设计中不可或缺的一部分，对保证
建筑物的稳定性和安全性具有非常重要的意义。

了解并运用标准的计
算方法能够为工程师们提供准确的数据，同时也能够提高建筑物的抗
风能力和设计质量，从而提高建筑物在自然灾害等情况下的防护能力。

第一章风、风速、风压和风荷载第一节风的基本概念风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动而形成的。

气流一遇到结构的阻塞，就形成高压气幕。

风速愈大，对结构产生的压力也愈大，从而使结构产生大的变形和振动。

结构物如果抗风设计不当，或者产生过大的变形会使结构不能正常地工作，或者使结构产生局部破坏，甚至整体破坏。

风引起对结构作用的风荷载，是各种工程结构的重要设计荷载。

风荷载对于高耸结构(如塔、烟囱、桅杆等)、高层房屋、桥梁、起重机、冷却塔、输电线塔、屋盖等高、细、长、大结构，常常起着主要的作用。

因而，风力的研究，对工程结构，特别对上述工程结构，是设计计算中必不可少的一部分。

对结构安全产生影响的是强风，可分为热带低压、热带风暴、台风或飓风、寒潮风暴、飑风、龙卷风等。

不同的季节和时日，町以有不同的风向，给结构带来不同的影响。

每年强度最大的风对结构影响最大，此时的风向常称为主导风向，可从该城市(地区)的风玫瑰图得出。

由于风玫瑰图是由气象台得出的，建筑所在地的实际风向可能与此不同，因而在结构风丁程上，除了某些参数需考虑风向外，一般都可假定最大风速出现在各个方向上的概率相同，以较偏于安全地进行结构设计。

关于需考虑风向的参数将在下面有关章节中加以说明。

风可以有一定的倾角，相对于水平一般最大可在±10°到—10°内变化。

这样，结构上除水平分风力外，还存在上下作用的竖向分风力。

竖向分风力对细长的竖向结构，例如烟囱等，一般只引起竖向轴力的变化，对这类工程来讲并不重要，因而只有像大跨度屋盖和桥梁结构，竖向分风力才应该引起我们的注意。

但其值也较水平风力为小，但属于同一数量级。

根据大量风的实测资料可以看出，在风的时程曲线中，瞬时风速。

包含两种成分：一种是长周期部分，其值常在10min以上；另一种是短周期部分，常只有几秒左右。

图1—1是风从开始缓慢上升至稳定值后的一个时程曲线示意图。

根据上述两种成分，实用上常把风分为平均风(即稳定风)和脉动风(即阵风脉动)来加以分析。

风荷载标准值关于风荷载计算风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一,结构抗风分析包括荷载,内力,位移,加速度等是高层建筑设计计算的重要因素;脉动风和稳定风风荷载在建筑物表面是不均匀的,它具有静力作用长周期哦部分和动力作用短周期部分的双重特点,静力作用成为稳定风,动力部分就是我们经常接触的脉动风;脉动风的作用就是引起高层建筑的振动简称风振;以顺风向这一单一角度来分析风载,我们又常常称静力稳定风为平均风,称动力脉动风为阵风;平均风对结构的作用相当于静力,只要知道平均风的数值,就可以按结构力学的方法来计算构件内力;阵风对结构的作用是动力的,结构在脉动风的作用下将产生风振;注意：不管在何种风向下,只要是在结构计算风荷载的理论当中,脉动风一定是一种随机荷载,所以分析脉动风对结构的动力作用,不能采用一般确定性的结构动力分析方法,而应以随机振动理论和概率统计法为依据;从风振的性质看顺风向和横风向风力顺风向风力分为平均风和阵风;平均风相当于静力,不引起振动;阵风相当于动力,引起振动但是引起的是一种随机振动;也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风,根本就没有周期性风力会引起周期性风振,绝对没有,起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力;横风向,既有周期性振动又有随机振动;换句话说就是既有周期性风力又有脉动风;反映在荷载上,它可能是周期性荷载,也可能是随机性荷载,随着雷诺数的大小而定;有的计算方法根据现有的研究成果,风对结构作用的计算,分为以下三个不同的方面：1对于顺风向的平均风,采用静力计算方法2对于顺风向的脉动风,或横风向脉动风,则应按随机振动理论计算3对于横风向的周期性风力,或引起扭转振动的外扭矩,通常作为稳定性荷载,对结构进行动力计算风荷载标准值的表达可有两种形式,其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数;由于在结构的风振计算中,一般往往是第1振型起主要作用,因而我国与大多数国家相同,采用后一种表达形式,即采用风振系数βz,它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应,其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素;WK=βzμsμZ W0W0基本风压WK 风荷载标准值βz z高度处的风振系数μs 风荷载体型系数μZ 风压高度变化系数基本风压值与风速大小有关;基本风压W0确定的标准条件务必记牢：空旷平坦平面,离地10m高,统计所得重现期为50年一遇和10min 的平均最大风速V 为标准,并以W0=V2/1600来确定的;新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇且不得小于0.3kN/m2,新高规 3.2.2条规定:对于B级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑,应按100年一遇的风压值采用;μZ 风压高度变化系数很明显在μZ表中可以看出高度10米以下的μZ基本小于一,10米以上的基本大于一;这是因为基本风压是按十米高度给出的,所以不同高度上的风压应将W0乘以高度系数得出;谈到μZ个人认为只要记住其和结构高度以及地面粗糙程度有关并弄明白为什么有关即可;A类：近海湖以及沙漠地区B类：田野乡村及中小城镇和大城市郊区C类：有密集建筑群的城市市区D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区一般的建筑都选B类,道理简单的很：这样μZ取值偏高,风荷载标准值偏高,计算偏安全;μs 风荷载体型系数个人认为一级结构在这里考的多且很到位;以规则矩形结构平面为例风荷载体型系数分为三类μs1迎风面体形系数μs2 背风面体形系数μs3 和μs4为侧风面体型系数μs1=0.80μs2=-0.48+0.03H/Lμs3=μs4=-0.60平常计算风荷载主要是以顺风方向进行计算,则μs=μs1-μs2=0.080+0.48+0.03H/L为什么上式是减号是因为迎风面的压力还是背风面的吸力其实都在一个方向上,所以要调整两者的符号,要他们绝对值加,其实上式完全可以写成：μs=/μs1/+/μs2/=0.080+0.48+0.03H/L另外工作中经常会发现一种现象对于基本矩形的建筑,有的设计院不经计算直接在正压区取1.5的体型系数,经验取值也只能进行经验的解释：多年来这个系数是这样来的,一般建筑正风压系数为+0.8,侧面-0.7,背面-0.5;假定风来袭时正面门窗开启或者时被风损坏,那么正面的风压将会作用到室内各个部分,故其侧面的风压将会是-0.7-0.8=-1.5; 但是现代建筑功能复杂,房屋众多,一般不会容易出现这种最不利的情况;所以新版规范进行了修改,改为了内压0.2,正压提高到1.0;原规范大面风压体型系数取值1.5;注意：对于一些超高层,在需要更细致的进行风荷载计算的情况下,需要进行风洞试验,以此来确定风荷载体型系数;βz z高度处的风振系数风振系数主要是为了考虑风载波动中的动力作用脉动风力对建筑产生的振动效应;进一步说,风振系数加大了风荷载,把原来风荷载中的脉动部分加强后算在了静力荷载上,作用就可以按照静力作用计算风荷载效应了;这是一种近似的把动力问题化为静力计算的方法,可以大大简化设计工作;但是,如果建筑物的高度很大例如超过200m,特别是对于周期较长比较柔的结构,最好进行风洞试验;用通过实验得到的风对建筑物的作用作为设计依据较为安全可靠;风振系数牵连的东西最多,包括脉动增大系数,脉动影响系数,风压高度变化系数和振型系数\其中脉动增大系数又和周期,基本风载和粗糙程度有关而脉动影响系数又与H/B和粗糙程度有关。

海南省风速、风荷载分布图的分析与研究摘要：随着博鳌亚洲论坛在海南落户，国际旅游岛的建设，中国文昌航天发射场的建立，三沙市的成立，以及海南自由贸易港的定义，海南在国内以及国际上的经济、政治、战略地位越来越重要。

海南省的经济建设进度越来越快，规模越来越大，各种宏伟的建筑物、复杂的构造物层出不穷。

海南岛特别是东部地区是台风频繁之地；2010年以后，海南的台风等级呈现出“突高”趋势，2014年7月第1409 号“威马逊”等强台风，给海南带来了特别严重的灾害。

因此，认真研究和精准划分海南省的风速、风荷载的分布图，对于海南省的国民经济建设和防台风灾害是非常必要的。

关键词：风速；风荷载；海南省；一、现存规范的不足之处：1. GB50009-2012《建筑结构荷载规范》的不足：a.时间上客观不足。

该规范在2012年开始实施，客观上没法考虑到2014年的“威马逊”等超强台风的影响，从而使得2014年以后的建筑结构仍然按照该规范的风荷载信息计算。

b.划分的市县风荷载区域的不科学。

提供的海南省基本风压，仅有7个代表性的市县，三沙市中的西沙岛，以及西沙岛的附属岛屿珊瑚岛。

并没有考虑其他剩余11个市县，以及三沙市中的中沙群岛和南沙群岛及附属岛屿的风荷载数据。

c.气象站数据统计上的不精准。

由于《荷载规范》需要涵盖全国各地的风压情况，所利用的气象站为各地的长期气象站，风压分布图的空间分布率量级大致在 km,使得风压等值线走势显得过于平缓，并且无法体现出海南沿海地区空间尺度在～km 量级地形地貌对风场的影响。

2.省标规范《DBJ02-2006 海南省建筑外门窗抗风压、水密、气密性能控制指标》和《DBJ46-011-2015 海南省农村居住建筑抗震防风技术规程》的不足：a.时间上的不足。

目前海南体现风荷载信息的就以上两本规范，虽然《DBJ46-011-2015 海南省农村居住建筑抗震防风技术规程》里面的风荷载数据几乎沿用了2006年9月份发布和实施的《DBJ02-2006 海南省建筑外门窗抗风压、水密、气密性能控制指标》，2014年和2015年的超强台风的影响均未考虑进去。

高层建筑风荷载分析与计算高层建筑是现代城市中的重要标志，其稳定性和安全性对于人们的生命财产具有重要意义。

在高层建筑设计过程中，风荷载是必须考虑的重要因素之一。

本文将介绍高层建筑风荷载分析与计算的基本原理和方法。

1.了解风荷载在分析和计算高层建筑风荷载之前，我们首先需要了解什么是风荷载。

风荷载是指风对建筑物表面产生的压力和力矩，它可以分为静风荷载和动风荷载两种。

静风荷载是指风对建筑物表面产生的水平和垂直压力。

它是由于风速引起的压力差所形成的。

而动风荷载则是指风对建筑物表面产生的水平和垂直力矩，它是由于风的转动造成的。

2.风荷载计算方法高层建筑风荷载计算通常使用工程气象学和结构力学的方法。

其中，风荷载计算的关键是确定风速和其他影响因素。

风速是风荷载计算的基本参数。

根据气象学和统计方法，可以采用不同的风速计算公式来估算风速。

常用的方法包括极大风速法、特征年风速法和风洞实验法等。

除了风速，还有其他影响因素需要考虑，如气象条件、地形地貌、建筑物高度和形状等。

这些因素会影响风荷载的大小和分布。

3.高层建筑风荷载分析在高层建筑设计过程中，风荷载分析是非常重要的一环。

通过风荷载分析，可以确定建筑物各部位受到的风荷载大小，从而为结构设计提供依据。

风荷载分析的一般步骤如下：3.1风荷载分区。

将建筑物划分为不同的区域，根据风压的大小将其分类。

3.2风荷载计算。

根据所选择的风速计算方法和影响因素，计算每个区域的风荷载。

3.3风荷载分析。

根据建筑物的结构形式和材料特性，进一步分析风荷载对各结构部位的影响。

3.4结果评估。

对风荷载分析结果进行评估，检验建筑物的稳定性和安全性。

4.高层建筑风荷载计算示例为了更好地理解高层建筑风荷载计算的过程，我们以一栋50层的高层住宅为例进行说明。

根据所在地的气象条件和统计数据，确定风速计算公式和参数。

然后，将建筑物划分为不同的风荷载分区，根据设计要求和风压标准确定风荷载分区的分类。

接下来，根据所选用的风速计算公式和参数，计算每个风荷载分区的风荷载大小。

风荷载设计值与标准值风荷载是指由风对建筑物或结构物施加的压力，是建筑设计中必须考虑的重要因素之一。

在设计建筑物或结构物时，需要对风荷载进行合理的计算和评估，以确保建筑物或结构物在风力作用下具有足够的稳定性和安全性。

而风荷载设计值与标准值是在进行风荷载计算和评估时必须了解和确定的重要参数。

风荷载设计值是指根据设计要求和规范规定，经过计算和评估后确定的用于建筑物或结构物设计的风荷载数值。

它是根据建筑物或结构物的特定设计要求和使用环境条件而确定的，具有一定的针对性和个性化特点。

风荷载设计值的确定需要考虑建筑物或结构物的高度、形状、结构类型、使用功能、地理位置等因素，以及设计规范和标准的要求。

通过合理的计算和评估，可以确定建筑物或结构物在设计使用寿命内所需的风荷载设计值，为设计提供重要的依据和参考。

而风荷载标准值则是指根据相关的建筑设计规范和标准规定，针对不同地区和不同建筑物或结构物的使用要求，所确定的一组标准化的风荷载数值。

它是根据统计分析和实测数据，结合地理气象条件和风力特性，综合考虑建筑物或结构物的安全性和经济性而确定的。

风荷载标准值是在一定的统计概率水平下确定的，具有普遍适用性和一般性特点，可以作为建筑物或结构物设计的基本参考数值。

在实际的建筑设计中，风荷载设计值和标准值的确定是相互关联和相互影响的。

风荷载设计值需要参考和遵循相应的风荷载标准值，同时也需要根据具体的设计要求和使用条件进行合理的调整和确定。

在设计过程中，需要充分考虑建筑物或结构物的安全性、稳定性和经济性，合理确定风荷载设计值，保证其与风荷载标准值的一致性和合理性。

总之，风荷载设计值与标准值是建筑设计中重要的参数，对于建筑物或结构物的安全性和稳定性具有重要的影响。

在设计过程中，需要充分考虑建筑物或结构物的特点和使用要求，合理确定风荷载设计值，并参考和遵循相应的风荷载标准值，以确保建筑物或结构物在风力作用下具有足够的安全性和稳定性。

浅谈结构设计——风荷载计算城市建筑越做越高,尤其是一线城市.在过去的一年,我们所接触的住宅、公寓、办公楼,几乎没有低于150m的.粗略来讲,结构高度提高,周期变长,地震力减小（想想地震反应谱）；但是,结构迎风面增加,风载加大,如果结构高宽比较大的话,结构横风向风振效应显著增大.此消彼长,超高层建筑基本以风控为主.基于本人的感受,我们工程师普遍对风载的认识要浅于对地震的认识,这当然不是一件好事.这篇文章就以工程师的角度,结合自身实践,谈谈本人对“风荷载”的一些浅薄认识.横风向风振效应《荷规》规定,“建筑高度超过150m或高宽比大于5的高层建筑、高度超过30m且高宽比大于4的细长圆形构筑物,应考虑横风向风振的影响”.但规范对横风向风振的计算,往往偏大.我们曾对比过几栋超高层塔楼,塔楼高宽比基本在7.0及以上,核心筒高宽比在20.0及以上,主要结论是：1）在顺风向,风洞实验结果与规范差别不大；2）在横风向,风洞实验结果比规范小15%~20%（以最大层间位移角指标为准）.到目前为止,不少专家普遍认为规范计算的结构横风向效应偏大,但究竟偏大多少,由于项目经验不同,众说纷坛,但基本接受10%~15%的区间值.像Arup、TT这样的国际咨询公司,给出的经验值也处于这个区间.地面粗糙度在做设计时,我们其实很少细究场地粗糙度,一般按经验取一个大家都认可、偏保守的粗糙度类别.但如果大家对粗糙度取值有异议,无法统一,该怎么办呢？规范对粗糙度的判别方法,其实是有说明的.《荷规》8.2.1条条文说明：以上统计方法并不复杂,经过一些合理简化,可以比较容易地确定平均高度.操作的难点是拿到拟建房屋2kM范围内的房屋数据.但如果偏保守计算,也可以仅取1km范围的房屋数据,统计总面积时,仍按2kM计算即可.我们曾算过一个距海边873m的一个项目场地,计算结论是,加权高度为6.7m,粗糙度可以按B类.除了国标,《广东省荷载规范》也提供了粗糙度的计算方法.广东省荷规不是以加权高度来划分粗糙度,而是以平面建筑密度和10层以上高层建筑平面面积占总建筑面积比值这两个指标进行划分.其中,B类粗糙度被描述为“有少量稀疏房屋高度到达10m的区域：平面建筑密度小于15%”.这条没有为建筑密度规定下限,其实是一个很大的BUG.根据字面意思,平面建筑密度无穷小,只要有几栋（甚至1栋）超过10m的建筑,粗糙度就可以划分为B类？这与逻辑不符.同样地,国标对B类的定义也有问题,应该给出一个下限值.风洞实验刚性模型风洞实验根据本人目前的理解,我们现在拿到的很多超高层建筑结构风洞实验报告,基本采用刚性模型来测试.即在刚性模型表面密布气孔,采用一定风速施加在模拟场地,然后测量统计各气孔承担的风压力.刚性模型的测试方法并不和结构的动力特性耦合,所以,结构外形不变,仅是动力特性发生变化,并不需要重复做风洞实验,仅需简单的数值换算即可（某次超限会上,专家提到的,具体原理,有待进一步考证）.与刚性模型实验相对,气动弹性模型实验就要复杂得多,但其可以较真实地考虑结构与风的相互作用.相似比在风时程分析时,我们通常采用风洞实验的时程数据.有时需要注意对时程的时间步长进行换算,换算依据即是相似比.对不熟悉此原理的结构工程师,换算过程很容易出错.以下我们提供一个自己的算例,以帮助大家理解整个过程.假定风洞试验的几何缩尺1/400,基本风压为=0.45kN/m2,场地类型为A类时,10m高度处风压高度变化系数=1.283,修正风压为=0.577kN/m2,风速=30.38m/s,顶点位置风速为=45.34m/s.风洞试验中塔楼顶部最高处A类边界层验风速为10.09m/s,即风速缩尺=1/4.5,风压测量采样频率为313Hz,采样时间步长为0.00319s,则时程分析中风时程时间步长为0.283s.敏感系数与重现期《高规》4.2.2条规定,“对风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用”.“对风荷载是否敏感,主要与高层建筑的体型、结构体系和自振特性有关,目前尚无实用的划分标准.一般情况下,对于房屋高度大于60m 的高层建筑,承载力设计时风荷载计算可按基本风压的1.1倍采用”.从这条来看,敏感系数是针对高层建筑的,且主要是和房屋高度有关.《高规》的这条规定简洁明了,具有很好的操作性.与此相对,《荷规》就比较含糊.《荷规》提到,“除超高层,自重较轻的钢木主体结构,也应该考虑敏感系数”.如何提高呢？“适当考虑提高风载重现期来确定基本风压”.按提高重现期的方法考虑敏感系数,很容易和《高规》产生出入.比如,深圳地区,如果按100年的重现期考虑基本风压,应为0.90kPa,但如果是考虑1.1的系数,则为1.1X0.75=0.825kPa.我们看到一些报告,写的是房屋高度超过60m,结构对风荷载敏感,按100年的重现期考虑基本风压,但给出的数却是0.825kPa,这就有问题了,起码和规范对不上.再来解释一下这个1.1是怎么来的.张相庭在《结构风工程理论·规范·实践》一书中曾给出不同重现期风压的换算公式,如按此公式,相对50年重现期的基本风压,100年重现期的放大系数确实为1.1.只是规范在编排过程中,有些调整罢了,即如此,应以规范为准.基本风压、风速、风级有些建筑师、业主会问我们结构工程师,我们设计的这个楼,可以抵抗几级风？我们不少的工程师竟然答不出来.其实这个问题比问我们“某某楼可以抵抗几级地震”更容易解释.那为什么答不出来呢？因为不少人只有基本风压的概念,而没有风速的概念.流体力学中的伯努利公式可以描述基本风压与风速之间的关系,标准空气密度ρ=1.25kg/m³,以深圳为例,50年一遇基本风压0.75kPa,对应的=40=34.64m/s,100年一遇基本风压0.90kPa,对应的=37.94m/s.根据国家标准《热带气旋等级》（GBT19201-2006）：热带低压(TD)：最大风速为10.8～17.1米/秒,底层中心附近最大风力6-7级；热带风暴(TS)：最大风速为17.2～24.4米/秒,风力8-9级；强热带风暴(STS)：最大风速为24.5～32.6米/秒,风力10-11级；台风(TY)：最大风速为32.7～41.4米/秒,风力12-13级；强台风(STY)：最大风速为41.5～50.9米/秒,风力14-15级；超强台风(Super TY)：最大风速为51.0以上米/秒,风力16级或以上.35m/s（对应0.75kPa）的风速相当于台风级别,风力大概在12~13级.看起来好像还不够大,因为我们经历过的超强台风风速都是在50m/s以上,但别忘了,气象预报给出的最大风速和我们规范中统计的最大风速是不同的.气象站测量的风速,“是以正点前2min至正点内的平均风速作为该正点的风速”.而《荷载规范》是以“离地10m高,10min内的平均风速作为统计风速”.如果按《荷载规范》的方法换算,气象预报的50m/s风速是要小于50m/s的.参考最早的《浦福风力等级表》,空旷平地上标准高度10m处的风速为32.7~36.9m/s,即是最高级别12级,被描述为“海上引起14m 高的巨浪,陆上绝少见,摧毁力极大”.我们可以想象一下,这是什么样的风力.结论是,按规范风荷载反算的风速及风级,事实上比想象中大.我们极少听到按规范设计的主体结构,在台风中被刮倒或摧毁的案例.真正在台风中被破坏的多数为附属结构,比如雨蓬、幕墙、阳台、出屋面构架等.风振系数与阵风系数在结构主体计算时,我们采用风振系数,在计算围护结构时,却采用阵风系数,这两者有何区别呢？可能很多工程师并不一定明白.我们把风对结构的作用分为静力的平均风作用以及动力的脉动风作用.静力风压使建筑物产生一定的侧移,而脉动风压使建筑物在该侧移附近左右振动.对高度较大、刚度较小的高层建筑,脉动风压会产生不可忽略的动力效应,在设计中必须考虑.那该如何考虑呢？即在静力风压的基础上乘一个风振系数,以考虑这个动力效应,因此,风振系数有点类似动力放大系数的概念.对围护结构来说,我们需要考虑的是局部风压作用,围护结构的局部刚度一般相对较大,风振影响一般很小可以忽略.围护结构风压计算,直接采用瞬时风压,所以,阵风系数,其实就是瞬时风较平均风的增大系数,即阵风风速与时距10min的平均风速的比值.在高度越高、越开阔平坦的场地,瞬时风与平均风越接近（仅有一个时距的差异）,其阵风系数也越小.这就是规范8.6.1表格变化规律的由来.总的来说,风振系数是把风成份中的脉动风引起的风振效应转换成等效静力荷载所乘的系数.阵风系数是在不考虑风振系数时,考虑到瞬时风比平均风要大所乘的系数.这两者虽然都是针对平均风所采用的增大系数,但概念截然不同.风荷载计算中的其他细部概念,有待大家一起挖掘讨论.以上仅为个人观点,欢迎讨论.。

第7章工程结构荷载的统计分析工程结构的设计和安全评估需要考虑到各种荷载的作用。

荷载可以分为静载荷和动载荷。

静载荷是指工程结构所有总和不变的力和力矩，包括自重、永久性荷载和可变荷载。

动载荷是指工程结构中的变动荷载，如风荷载、地震荷载等。

为了确保工程结构的安全性，需要对荷载进行统计分析。

工程结构荷载的统计分析是指通过对历史数据和观测数据的整理和分析，确定荷载的统计特性，包括荷载的概率分布、均值、标准差等参数。

这些参数可以用于工程结构的设计和安全评估。

荷载的概率分布是指荷载在不同数值区间内出现的概率。

常用的概率分布包括正态分布、指数分布、韦伯分布等。

通过对历史数据和观测数据的分析，可以确定荷载的概率分布，并通过概率密度函数或累积分布函数进行描述。

荷载的均值是指荷载的平均值，反映了荷载的中心位置。

荷载的标准差是指荷载数值在均值附近波动的程度，反映了荷载的离散程度。

通过对历史数据和观测数据的分析，可以确定荷载的均值和标准差。

确定荷载参数的方法包括经验估计法、统计推断法和最大似然法等。

经验估计法是基于历史数据和经验公式进行估计。

统计推断法是通过对样本数据的分析，利用统计方法进行参数估计。

最大似然法是在给定观测数据的条件下，通过最大化似然函数求解荷载参数。

荷载的统计分析还需要考虑荷载组合的问题。

荷载组合是指将各种荷载以一定的规则和比例进行组合，得到工程结构的设计荷载。

常用的荷载组合规则有最不利组合法、最大值组合法和相对概率组合法等。

通过对不同荷载组合的考虑，可以确定工程结构的设计荷载。

工程结构荷载的统计分析对于工程结构的设计和安全评估至关重要。

通过对荷载的分析和参数确定，可以提高工程结构的安全性和可靠性，减小工程事故的风险，确保工程结构的正常使用和运行。

因此，工程结构荷载的统计分析是工程结构设计和安全评估中不可或缺的一环。

土木工程中的风场与风荷载计算方法风场与风荷载计算方法在土木工程中扮演着重要的角色。

无论是建筑物、桥梁、隧道还是电力线路，都需要考虑风的作用，并据此确定设计参数。

本文将介绍土木工程中常用的风场与风荷载计算方法，以及其在实际工程中的应用。

1. 风场的测量方法为了确定风的强度和风场的分布情况，土木工程师通常使用现场观测和数值模拟两种方法进行测量。

现场观测是指安装风速计和风向仪等设备，实时监测风的强度和方向。

这种方法直观可靠，但受限于设备安装位置和气候条件，观测结果存在一定的局限性。

数值模拟是通过计算机模拟风的流动，预测风的分布情况。

这种方法可以覆盖大范围的区域，并可根据实际情况进行参数调整，以提高准确性。

2. 风荷载的计算方法风荷载是指风对建筑物或结构物施加的作用力。

在土木工程中，风荷载的计算是设计的关键环节之一。

常用的风荷载计算方法主要有四种：平衡法、动力法、地面粗糙度法和统计法。

平衡法是最常用的计算方法之一，基于风力平衡原理。

根据建筑物或结构物在风场中所受到的作用力和力矩平衡，推导出风荷载的大小和作用点位置。

这种方法适用于矩形或规则形状的建筑物，计算相对简单、直观。

动力法是基于结构与风场作用的动力响应原理。

该方法考虑风的作用引起的结构振动，并推导出风荷载与结构振动响应之间的关系。

这种方法适用于高层建筑、桥梁等大跨度结构，对结构的动力性能有更高的要求。

地面粗糙度法根据风场的粗糙度来估计风荷载。

通过测量地表粗糙度参数，采用经验公式推导出风荷载的大小。

此方法适用于没有太多其他结构物干扰的平坦地面。

统计法是基于长期风速观测数据的统计分析方法。

根据不同地区、不同高度的风速频率分布，计算出相应的设计风速。

这种方法适用于风场复杂的地区，可以考虑不同的统计参数以提高设计安全性。

3. 应用实例和案例分析为了更好地了解风场与风荷载计算方法的应用，我们以桥梁设计为例进行分析。

桥梁作为土木工程中的典型结构，需要考虑风的作用。