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风速与风压(换算)

风速与风压(换算)

我们知道,风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为

wp=0.5·ro·v² (1)

其中wp为风压[kN/m²],ro为空气密度[kg/m³],v为风速[m/s]。

由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=ro·g, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系,得到

wp=0.5·r·v²/g (2)

此式为标准风压公式。在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15°C), 空气重度 r=0.01225 [kN/m³]。纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s²], 我们得到

wp=v²/1600 (3)

此式为用风速估计风压的通用公式。应当指出的是,空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。一般来说,r/g 在高原上要比在平原地区小,也就是说同样的风速在相同的温度下,其产生的风压在高原上比在平原地区小。

基本风压值与风力简单换算
基本风压(KN/m2) 相当抗风能力(级别) 观测高度距地
0.35 7 10米
0.40 8 10米
0.50 9 10米
0.60 10 10米
0.70 11 10米
0.85 12 10米
* 以上换算数值根据国家建筑荷载规范进行计算,因风压换算需要空气密度、水汽压等数据,故此值仅供参考
例题:根据气象部门资料计算基本风压。
山东省济南市某单位拟建一座广告塔,其广告画面为 30m×10m(双面),广告牌总高度为27m。广告塔结构采用螺栓球钢网架空间结构(单立柱),建造地点在济南长清区京沪高速路旁(郊外),地震列度为6度三组,经济南气象台提供该地区50年一遇的最大风速为24.6m/s,水气压为 39.2(Pa) 。查荷载规范济南市 n=50m时的基本风压值为0.45KN/m 2 ,试校核该地实际风压值。
解:
1 、基本风压值 ω 0 的确定:根据已知条件,该地最大风速为 24.6m/s ,水气压为 39.2(Pa) ,根据《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001 附录 D 中公式对已知基本风压进行复核。

根据公式: ω 0 = ρ μ o 2 / 2

式中: ω 0 ——基本风压( KN/m 2 )

ρ ——空气密度( t/m 3 ) ρ =0.00125e -0.0001z

e——水气压(Pa)

z——风速仪实际高度(m)

得 : ω 0 =(0.00125×39.2 -0.0001×170 × 24.6 2 )/2

=0.4024KN/m 2 <0.45 KN/m 2 (规范值),取0.45 KN/m 2

2、基本风压取值:该地规范基本风压值为0.45 KN/m 2,根据该地最大风速计算实际为0.4024 KN/m 2,故按规范0.45 KN/m 2取值。

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