
風壓(Wind Pressure) 指風以一定速度流動時,垂直作用于物體表面單位面積上的力。它是空氣動力學和建築工程中的重要參數,反映了風對結構物産生的壓強,直接影響建築物的穩定性、橋梁設計、飛行器性能等領域。其國際标準單位為帕斯卡(Pa),計算公式可表示為:
$$ P = frac{1}{2} rho v $$
其中:
基本風壓(Basic Wind Pressure)
指空曠平坦地面、離地10米高處,根據50年一遇的10分鐘平均最大風速計算的風壓值。該參數是建築結構抗風設計的基準依據,需結合當地氣象數據與地形修正系數确定。
風荷載(Wind Load)
風壓在實際工程中的等效作用力,需考慮結構形狀、高度、風振效應等因素。例如高層建築的風荷載計算需乘以風振系數(( beta_z ))和體型系數(( mu_s )),公式為:
$$ W_k = beta_z mu_s mu_z W_0 $$
其中 ( W_0 ) 為基本風壓,( mu_z ) 為風壓高度變化系數。
中國國家标準,明确風壓取值方法與荷載計算細則。
ASCE/SEI 7-22: Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures 詳細定義風壓模型與設計流程。
ISO 4354: Wind actions on structures 提供全球通用的風壓計算框架。
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風壓 | Wind Pressure |
基本風壓 | Basic Wind Pressure |
風荷載 | Wind Load |
風振系數 | Gust Response Factor |
風壓高度變化系數 | Height Variation Coefficient of Wind Pressure |
風壓是垂直于氣流方向的平面所受到的風的壓力,其核心概念和影響因素可歸納如下:
風壓由空氣流動産生的動壓和靜壓變化共同構成。當氣流遇到障礙物(如建築物)時,動壓下降而靜壓升高,側面和背面則因渦流導緻靜壓下降,這種壓力變化統稱為風壓。
标準風壓公式為: $$ P = 0.5 cdot rho cdot v $$ 其中:
該公式表明風壓與風速平方成正比,例如風速從10m/s增至12m/s,風壓會從約12kg/m²升至49kg/m²。
更多專業參數(如空氣密度修正、位壓計算)可參考工程手冊或等權威來源。
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