工程结构风荷载理论和抗风计算手册PDF电子书下载

第1章　风力和基本风压 1

1.1　风、风力、风速和风压 1

目录 1

表1.1　蒲福风力等级表 2

重要图表目录 2

表1.2　福基达龙卷风风力等级表 5

1.2　基本风速和基本风压 8

表1.3　各种风速及风压单位换算关系表 8

表1.4　极值Ⅰ型耿贝尔曲线的保证系数ψ值表 13

表1.5　适合度检验函数P（λ）数值表 14

表1.8　全国基本风压标准值 17

1.3　非标准情况下风速或风压的换算 24

表1.10　地面粗糙度z0值 25

表1.12　我国规范的地貌分类及其对应的α、HT值 27

表1.14　标准高度为a（m）时的基本风压换算系数 28

表1.16　海面和海岛的基本风压及调整系数 30

表1.17　山区基本风压和调整系数μt 31

表1.18 各种不同时距与10分钟时距风速的平均比值 31

表1.19　不同重现期的风压比值μr 32

第2章　风工程的基本理论及计算公式 36

2.1　结构的风力及风效应 36

2.2　顺风向弯曲响应 41

2.2.1　顺风向平均风下的弯曲响应 41

表2.1a　单体建筑风载体型系数μs 47

表2.1b　群体建筑风载体型系数μsm建议值 81

表2.2　风压高度变化系数μz（z） 84

图2.7 山坡顶或悬崖边B点的风速或风压高度变化修正系数 86

2.2.2　顺风向脉动风下的弯曲响应 92

表2.3　脉动增大系数ξ 104

表2.4　风压脉动系数μf（z） 106

2.2.3　顺风向平均风和脉动风引起的总弯曲响应——风振系数 115

2.3　考虑结构与风耦合作用时的顺风向弯曲风振计算理论 119

2.4　横风向弯曲响应 124

图2.18　横向风力分区示意图及横向设计风力 127

2.5　风力作用下结构的总响应 133

2.6　风力下的失稳式效应 135

2.6.1　横风向弯曲驰振 135

表2.8　各种截面在稳定流动中的μ？L（0）值 137

2.6.2　扭转驰振 138

表2.9　围绕几何中心旋转的长方形截面μ？（0）值 140

2.6.3　横风向弯曲和扭转耦合振动的稳定性 140

2.7　结构动力特性计算理论 144

2.7.1　结构自振频率和振型 144

图2.24　等截面悬臂弯曲型结构前三个频率和振型 146

图2.25　等截面悬臂剪切型结构前三个频率和振型 147

表2.10 等截面悬臂弯剪型结构前三个振的型k？H值 148

2.7.2　结构阻尼比 165

表2.11　各种阻尼值的换算关系 170

表2.12　上部等截面（钢）下部外形连续变化（钢筋混凝土）结构的换算阻尼比ζ1 173

第3章　高层结构抗风计算 176

3.1　高层结构受力情况分析 176

3.2　高层建筑的顺风向弯曲响应 177

3.2.1　顺风向平均风作用下的弯曲响应 177

表3.2　等截面高层建筑vs1计算用表 178

表3.1　等截面高层建筑第1振型系数 178

3.2.2　顺风向脉动风作用下的弯曲响应 179

表3.3　高层结构风压空间相关性的折算系数ηxz1 180

表3.4　等截面高层结构的v1值表 181

3.2.3　顺风向风力作用下的总弯曲响应——风振系数 182

3.3　顺风向风振系数的简化表达式 186

表3.6　等截面高层钢结构风振系数βz（荷载） 188

表3.7 等截面高层钢筋混凝土结构风振系数βs（荷载） 189

表3.8　等截面高层结构位移风振系数βy 192

3.4　风力作用下的弯扭耦合响应 194

3.5　风力作用下的鞭梢效应 200

表3.10　高层钢筋混凝土结构鞭梢效应系数μwh 207

3.6.1　弯曲振动 208

3.6　风力作用下的舒适度分析 208

3.6.2　扭转振动 209

图3.5　弯曲振动加速度限值 209

3.7　风力下位移限值及按位移限值设计计算 210

表3.11　风力作用下高层结构？的限值 212

表3.12　风力作用下高层结构？的限值 213

3.8　高层结构的自振周期 215

3.8.1　高层结构的变形特征 216

3.8.2　框剪结构按无限自由度体系的自振周期计算 217

图3.8　框剪体系自振周期系数 220

3.8.3　框剪结构按能量法的自振周期计算 222

3.8.5　自振周期经验公式 223

3.8.4　考虑非承重砖墙影响的周期折减系数 223

第4章　高耸结构（烟囱、塔架）的抗风计算 225

4.1.1　烟囱 225

4.1　高耸结构（烟囱、塔架）受力情况分析 225

4.1.2　塔架 226

4.2　高耸结构顺风向弯曲响应及风振系数 227

4.2.1　顺风向平均风作用下的弯曲响应 227

表4.2　等截面高耸结构vs？计算用表 228

表4.1　高耸结构第1振型系数 228

4.2.2　顺风向脉动风作用下的弯曲响应 229

表4.4　等截面高耸结构的v1值表 230

表4.3　高耸结构考虑风压空间相关性的折算系数ηz1 230

表4.5　高耸结构宽度、深度沿高度作同一规律变化时的θv值 233

4.2.3　顺风向风力作用下的总弯曲响应——风振系数 233

4.3　顺风向风振系数计算的简化表达式 237

表4.6　考虑风压脉动和风压高度变化的影响系数ε1 239

表4.7　考虑振型和结构物外型的影响系数ε2 240

4.4　有大的附加质量和迎风面积结构的折算法 241

4.5　高耸结构横风向共振响应 243

4.6　位移限值及按位移限值设计 246

4.7　极限风荷载的计算 247

4.7.1　以顺风向受力为主结构的极限风荷载 248

4.7.2 以横风向共振响应为主结构的极限风荷载 250

4.7.3　顺横两方向均需考虑的结构极限风荷载 250

4.8.1　高耸结构的变形特征 255

4.8　高耸结构（烟囱、塔架）的自振周期 255

表4.9　沿高度直线变化结构的振型和频率 256

4.8.2　高耸结构按无限自由度体系的自振周期计算 259

4.8.3　高耸结构按有限自由度体系的自振周期计算 259

4.8.4　考虑上部结构与地基基础共同作用的自振频率或周期的计算 263

4.8.5　高耸结构按能量法计算自振周期 265

4.8.6 自振周期经验公式 268

5.1　桅杆结构受力情况分析 270

第5章　高耸结构（桅杆）的抗风计算 270

5.2　桅杆的风力响应 271

5.2.1　顺风向风力响应 272

图5.1　纤绳的荷载 273

图5.3　桅杆上的风荷载 279

5.2.2　横风向共振响应 291

5.3　桅杆结构的位移限值及极限风荷载 292

5.4　桅杆的自振周期计算 293

5.4.1　按集中质量有限自由度体系计算 294

5.4.2　经验公式 296

6.1　冷却塔的受力情况分析 297

第6章　冷却塔的抗风计算 297

6.2　双曲冷却塔风响应的计算 298

表6.1　双曲冷却塔环向系数vθ？值表 304

表6.2　双曲冷却塔环向风压空间相关性折算系数ηnθ1值表 304

6.3　双曲冷却塔的极限风荷载 307

6.4.1　双曲冷却塔自振周期的经验值 310

6.4　双曲冷却塔的自振周期 310

图6.4　双曲冷却塔固有频率沿环向谐波n的变化 311

6.4.2　各项因素对自振频率的影响 312

7.1　桥梁结构受力情况分析 314

第7章　桥梁结构的抗风计算 314

7.2　桥梁结构的顺风向（横向）风荷载 316

表7.1　地形，地理条件调整系数μt 317

表7.2　桥梁结构风压高度变化系数μz 318

表7.3　单跨桥梁风压空间相关性折算系数μx1 321

7.3.1　弯扭颤振 332

7.3　桥梁的颤振（失稳式效应）计算 332

图7.3　部分流线箱型和开式桁架桥面截面的H？、H？、H？和A？、A？、A？ 334

7.3.2　纯扭转颤振 337

表7.4　桥梁截面的斯脱罗哈数和西奥多森数 338

表7.5　ECCS规范确定桥梁颤振临界风速的η值经验系数表 340

7.4　桥梁的自振频率和周期 341

7.4.1　按有限自由度或无限自由度体系计算 341

7.4.2　经验公式 343

图7.4　两端简支及固定、二至三跨两端简支等截面梁的自振频率系数和振型 343

8.1　起重机结构受力情况分析 346

第8章　起重机的抗风计算 346

8.2　工作状态下起重机的风力计算 348

表8.1　起重机挡风系数？ 349

表8.2　起升物体迎风面积的近似值 349

表8.3　起重机计算风压（kN/m2） 350

表8.4　起重机单片结构的体型系数μs 351

8.3　非工作状态下起重机的风力计算 353

9.1　索和管的受力情况分析 355

第9章　索和管的抗风计算 355

9.2　圆截面的索和管的顺风向响应 356

表9.1　斜索或管的x向风压空间相关性折算系数ηx 358

表9.2　等截面斜索或管的影响系数vz1表 359

表9.3　等截面斜索或管的静力影响系数vs1表 359

表9.4　单跨水平结构风压空间相关性折算系数ηx1 361

9.3　圆截面的索和管的横风向共振响应 364

表9.6　导线（直径＜1.5英寸）每英尺的冰重（磅）的统计值 365

9.4.1　裹冰荷载 365

9.4 圆截面的索和管在裹冰情况下的风振 365

表9.7　与构件直径有关的裹冰厚度修正系数α1 366

表9.8　裹冰厚度的高度递增系数α2 367

9.4.3　横风向驰振 367

9.4.2　顺风向振动 367

9.5　索和管的自振特性计算 368

9.5.1　索的静力计算 369

9.5.2　索的动力特性计算 374

10.1　屋盖结构受力情况分析 377

第10章　屋盖结构的抗风计算 377

10.2.1　水平风力 379

10.2　屋盖结构的风激响应计算 379

10.2.2　竖向风力 380

表10.1　钢结构垂直脉动增大系数ξv 382

表10.2　钢筋混凝土结构垂直脉动增大系数ξ？ 383

10.2.3　在水平和竖向风力作用下的总响应 383

10.3　屋盖结构自振特性计算 384

10.3.1　解析方法 384

10.3.2　能量法 393

10.3.3　近似计算方法 394

附录一 建筑结构荷载规范（GBJ9-87）第六章风荷载条文 397

附录二 高耸结构设计规范第三章荷载第二节风荷载条文 401

主要参考文献 413