第3章 风 荷 载
风的有关知识
风压
风压高度变化系数
风荷载体型系数
结构抗风计算的几个重要概念
顺风向结构风效应
横风向结构风效应
结构总风效应
思考题
本章内容
一、风的形成
风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射程度和大气升温的不均衡性,在地球上的不同地区产生大气压力差,空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了风。
在低空受指向低纬气压梯度力的作用,空气从高纬地区流向低纬地区;在高空气压梯度指向高纬,空气则从低纬流向高纬地区,这样就形成了如图 所示的全球性南北向环流。
风的有关知识
大气热力学环流模型
二、两类性质的大风
1. 台风
台风是发生在热带海洋上空的一种气旋。在一个高水温的暖热带洋面上空,若有一个弱的热带气旋性系统产生或移来,在合适的环境下,因摩擦作用使气流产生向弱涡旋内部流动的分量,把高温洋面上蒸发进入大气的大量水汽带到涡旋内部,把高温高湿空气辐合到弱涡旋中心,产生上升和对流运动,释放潜热以加热涡旋中心上空的气柱,形成暖心。由于涡旋中心变暖,空气变轻,中心气压下降,低涡变强。当低涡变强,反过来又使低空暖湿空气向内辐合更强,更多的水汽向中心集中,对流更旺盛,中心变得更暖,中心气压更为下降,如此循环,直至增强为台风。
2. 季风
由于大陆和海洋在一年之中增热和冷却程度不同,在大陆和海洋之间大范围的、风向随季节有规律改变的风,称为季风。
三、我国风气候总况
(1) 台湾、海南和南海诸岛由于地处海洋,常年受台风的直接影响,是我国最大的风区。
(2) 东南沿海地区由于受台风影响,是我国大陆的大风区。风速梯度由沿海指向内陆。台风登陆后,受地面摩擦的影响,风速削弱很快。统计表明,在离海岸100km处,风速约减小一半。
(3) 东北、华北和西北地区是我国的次大风区,风速梯度由北向南,与寒潮入侵路线一致。华北地区夏季受季风影响,风速有可能超过寒潮风速。黑龙江西北部处于我国纬度最北地区,它不在蒙古高压的正前方,因此那里的风速不大。
(4) 青藏高原地势高,平均海拔在4~5 km,属较大风区。
(5) 长江中下游、黄河中下游是小风区,一般台风到此已大为减弱,寒潮风到此也是强弩之末。
(6) 云贵高原处于东亚大气环流的死角,空气经常处于静止状态,加之地形闭塞,形成了我国的最小风区。
四、风级—13级
风力
等级
名称
海面状况浪高/m
海岸渔船征象
陆地地面物征象
距地10m高处相当风速
一
般
最
高
km/h
mile/h
m/s
0
静风
-
-
静
静、烟直上
<1
<10
0~
1
软风
普通渔船略觉摇动
烟能表示风向,但风向标不能转动
1~5
1~3
~
2
轻风
渔船张帆时,可随风移行每小时2km~3km
人面感觉有风,树叶有微响,风向标能转动
6~11
4~6
~
3
微风
渔船渐觉簸动,随风移行每小时5~6km
树叶及微枝摇动不息,旌旗展开
12~19
7~10
~
4
和风
渔船满帆时船身倾于一侧
能吹起地面的灰尘和纸张,树的小枝摇动
20~28
11~16
~
5
清劲风
渔船缩帆(即收去帆的一部分)
有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波
29~38
17~21
~
6
强风
渔船加倍缩帆,捕鱼须注意风险
大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难
39~49
22~27
~
7
疾风
渔船停息港中,在海上下锚
全树摇动,迎风步行感觉不便
50~61
28~33
~
8
大风
近港渔船皆停留不出
微枝折毁,人向前行,感觉阻力甚大
62~74
30~40
~
9
烈风
汽船航行困难
烟囱顶部及平瓦移动,小屋有损
75~88
41~47
~
10
狂风
汽船航行颇危险
陆上少见,有时可使树木拔起或将
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