課程主題：風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用及風(fēng)荷載計(jì)算分析
課程內(nèi)容：風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的重點(diǎn)在于體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)。結(jié)合實(shí)際工程、規(guī)范、教材等進(jìn)一步認(rèn)識(shí)體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)。小跨度結(jié)構(gòu)是否可以不用考慮風(fēng)振系數(shù)？結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)與其跨度成正比關(guān)系嗎？什么時(shí)候需要采用陣風(fēng)系數(shù)？?jī)烧哂泻螀^(qū)別？通過(guò)這一節(jié)的講解，將對(duì)風(fēng)荷載計(jì)算作系統(tǒng)的梳理和探討。
知識(shí)點(diǎn)：風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與運(yùn)用、風(fēng)荷載計(jì)算
一、風(fēng)荷載計(jì)算
二、體型系數(shù)
風(fēng)速壓僅代表自由氣流所具有的功能 ，不能直接作為風(fēng)荷載的取值。為獲得作用在建筑物表面的平均風(fēng)壓值 ，需根據(jù)氣流在受到阻礙后的運(yùn)動(dòng)情況 ，用風(fēng)速壓乘上體型系數(shù) 。
所謂 “敏感” 指的是流動(dòng)情況的微小變化 （屋面傾角的小幅變化 、來(lái)流方向的微小改變或風(fēng)速脈動(dòng)強(qiáng)度的變化等各種因素） 就可能造成風(fēng)荷 載作用方向的改變。
右圖給出了某屋面整體風(fēng)荷載的作用時(shí)程 ，盡管平均風(fēng)荷載體現(xiàn)為風(fēng)吸力( Fz < 0 ） ，但在某些時(shí)刻 ，可能會(huì)出現(xiàn)反向作用的風(fēng)荷載 （Fz > 0） 。因此 ，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮μs變號(hào)的情況 。
由此帶來(lái)的問(wèn)題是 μs變號(hào)后如何取值。由右圖可知 ，風(fēng)荷載反向的主要原因是風(fēng)荷載脈動(dòng)幅度過(guò)大 ，超過(guò)了平均風(fēng)荷 載。因此 ，μs 變號(hào)只是為了獲得反向風(fēng)荷載的技術(shù)處理 ，其取值水平應(yīng) 當(dāng)小于表征平均風(fēng)壓大小的真實(shí)的 μs 值。鑒于反向作用的風(fēng)荷載情況較為復(fù)雜 ，規(guī)范并沒(méi)有對(duì) μs 變號(hào)后的取值方法做出明確規(guī)定 ，應(yīng)用中可根據(jù)屋面的體型特征 、結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)適當(dāng)取值�；驹瓌t是 ：表征平均風(fēng)壓大小的真實(shí)的μs值絕對(duì)值越高 ，則考慮反 向作用的風(fēng)荷載時(shí) ，取定的 μs 的絕對(duì)值應(yīng)當(dāng)越小 。
在未獲得相關(guān)風(fēng)洞試驗(yàn)資料或未取得可靠依據(jù)時(shí)，us反號(hào)取值可取0.2。
三、風(fēng)振系數(shù)
在風(fēng)力作用下，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生振動(dòng)；振動(dòng)著的結(jié)構(gòu)又會(huì)改變其表面風(fēng)荷載分布 ，即和風(fēng)力之間產(chǎn)生了相互耦合作用。風(fēng)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng) 力作用可用空氣動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行描述 ，而結(jié)構(gòu)和風(fēng)力之間的搞合作用可用氣動(dòng)彈性力學(xué)方法進(jìn)行描述。
當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)幅度不大時(shí) ，結(jié)構(gòu)和風(fēng)力之間的擱合作用可以忽略不計(jì)。此時(shí)，可將風(fēng)對(duì) 結(jié)構(gòu)的作用理解為是一種理想動(dòng)力荷載作用。由于風(fēng)是具有隨機(jī)性的空氣流動(dòng) ，因而其對(duì) 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用也具有隨機(jī)性 ，由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動(dòng)也具有隨機(jī)性。從這個(gè)意義上講 ，結(jié)構(gòu)風(fēng)振問(wèn)題可以歸結(jié)為在隨機(jī)動(dòng)力荷載作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
