課程主題：風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)利用及風(fēng)荷載計算分析
課程內(nèi)容：風(fēng)洞試驗結(jié)果的重點在于體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)。結(jié)合實際工程、規(guī)范、教材等進(jìn)一步認(rèn)識體型系數(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？什么時候需要采用陣風(fēng)系數(shù)？兩者有何區(qū)別？通過這一節(jié)的講解，將對風(fēng)荷載計算作系統(tǒng)的梳理和探討。
知識點：風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)分析與運用、風(fēng)荷載計算
一、風(fēng)荷載計算
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動情況 ，用風(fēng)速壓乘上體型系數(shù) 。
所謂 “敏感” 指的是流動情況的微小變化 （屋面傾角的小幅變化 、來流方向的微小改變或風(fēng)速脈動強(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)荷載的作用時程 ，盡管平均風(fēng)荷載體現(xiàn)為風(fēng)吸力( Fz < 0 ） ，但在某些時刻 ，可能會出現(xiàn)反向作用的風(fēng)荷載 （Fz > 0） 。因此 ，設(shè)計時應(yīng)考慮μs變號的情況 。
由此帶來的問題是 μs變號后如何取值。由右圖可知 ，風(fēng)荷載反向的主要原因是風(fēng)荷載脈動幅度過大 ，超過了平均風(fēng)荷 載。因此 ，μs 變號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)范并沒有對 μs 變號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)驗適當(dāng)取值�；�本原則是 ：表征平均風(fēng)壓大小的真實的μs值絕對值越高 ，則考慮反 向作用的風(fēng)荷載時 ，取定的 μs 的絕對值應(yīng)當(dāng)越小 。
在未獲得相關(guān)風(fēng)洞試驗資料或未取得可靠依據(jù)時，us反號取值可取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；振動著的結(jié)構(gòu)又會改變其表面風(fēng)荷載分布 ，即和風(fēng)力之間產(chǎn)生了相互耦合作用。風(fēng)對結(jié)構(gòu)的動 力作用可用空氣動力學(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彈性力學(xué)方法進(jìn)行描述。
當(dāng)結(jié)構(gòu)振動幅度不大時 ，結(jié)構(gòu)和風(fēng)力之間的擱合作用可以忽略不計。此時，可將風(fēng)對 結(jié)構(gòu)的作用理解為是一種理想動力荷載作用。由于風(fēng)是具有隨機(jī)性的空氣流動 ，因而其對 結(jié)構(gòu)的動力作用也具有隨機(jī)性 ，由此產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)振動也具有隨機(jī)性。從這個意義上講 ，結(jié)構(gòu)風(fēng)振問題可以歸結(jié)為在隨機(jī)動力荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題。