基本风压

气象学术语

基本风压又称参考风压、标准风压。空旷平坦地面或海面以上规定标准高度处的规定时距和重现期的年平均最大风压。结构物抗风设计的基准风压，可由现场实测风速资料或气象站风速观测资料经统计分析得到，即可由基本风速按以下公式求得：W=1/2ρV2，式中W为风压； V为风速； ρ为空气密度。

计算

基本风压与风剖面、重现期、离地高度等因素有关，对于不同设计安全度的荷载规范，其基本风压亦有较大差别，如桥规与房屋风荷载规范中基本风压明显不同。

由基本风压计算离地面10m高度处风速，最根本的方法要经过两次换算：首先，由规范基本风压及其风剖面换算至大气边界层梯度高度处风速，再由该风速按工程场地处风剖面换算得出离地10m高度处风速。注意，规范规定某一地区风压，给定的风剖面指数与梯度高度同该地区内工程场地相关参数可能有较大不同。

定义条件

1.标准高度的规定：

风速随高度而变化。离地面愈近，由于地表摩擦能量消耗较大，因而风速较小；离地面愈高，能量消耗逐渐减少，因而风速也愈来愈大。因此必须规定一标准高度以便于换算和比较。不同国家有不同的规定，对不同建筑物也有不同的规定。由于我国气象台记录风速仪安装高度大都在8-12m之间，因此我国现行荷载规范对房屋建筑类统一取10m为标准高度，并定义标准高度处的最大风速为基本风速。世界上规定10m为标准高度的国家占大多数，有美国、前苏联、加拿大、澳大利亚、丹麦、法国等国，日本为15m，巴西、挪威为20m。

2.标准地貌的规定：

同一高度的风速还与地貌或地面粗糙度有关。例如大城市市中心，建筑密集，地表愈粗糙，风能消耗愈大，因而风速或风压也愈小。例如海岸附近，平均风速最高，而大城市中心最低。由于粗糙度不同，影响着平均风速或风压的取值，因此有必要为平均风速规定一个共同的标准。GBJ9-87将全国粗糙度等级由TJ9-74的陆海两类改成A、B、C三类，但随着我国城市房屋的高度和密度日益增大，因此对大城市中心地区，其粗糙度程度也有不同程度的提高。大多数发达国家，诸如美、英、日等国家的规范以及国际标准ISO4354和欧洲统一规范EN1991-2-4都将地面粗糙度等级划分四类甚至五类日本。美国ANSI/ASCE7-88将地面分为A、B、C、D四类，A类是高楼密集的中心城区；B类是城区，郊区，有树木的地区，或有密集单个家庭或两个家庭居住房屋分布的地区；C类是稀疏分布高度小于的低矮障碍物的空旷地区；D类是平坦，没有障碍物的地区，以及飓风区以外的海面，也包括泥地，盐地或未破坏的冰面。为适应当前发展形势，我国《建筑结构荷载规范》将地貌按地面粗糙度分为A、B、C、D四类。A类是指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠等，其粗糙度指数取0.12；B类指空旷田野、乡村、从林、丘陵及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区，其粗糙度指数取0.16；C类指有密集建筑群的城市市区，其粗糙度指数取0.22；D类是指有密集建筑物且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数取0.3。粗糙度指数主要根据近年利用高塔和气球的风速观测资料经统计分析得出的。

风速仪大多安装在气象台，而气象台一般不在城市中心，设在周围空旷平坦的地区居多。因此我国与大多数国家一样，标准地貌指空旷平坦地区，在具体执行时，对于城市郊区，房屋较为低矮的小城市，也作标准地貌(B类地貌)处理。

3.公称风速（平均风速）的时距：

公称风速实际是一定时间间隔（时距）内的平均风速。风速是随时间不断变化的，一般来说，时距越短，平均风速越大时距越长，平均风速也就越小。因而如何取值对分析很有影响，通常取一规定时间内平均风速作为计算的标准。根据阵风的特性，每次大风约在1min重一次，阵风的卓越周期约在1min，如以10min为标准，则基本上覆盖个10个周期的平均值，我国标准取平均风速时距为10min。各国平均时距的取值变化很大，日本采用瞬时最大风速，前苏联及东欧国家，为2min，英国、澳大利亚为3秒钟，丹麦、法国取10min，加拿大取1h，美国传统规范采用的是变时距，约为0.5~1min，近两次标准一和修订为3s。正是由于这个原因，致使采用不同的规范计算出的风荷值相差很大。

4.最大风速的样本：

最大风速样本的取法影响着平均风速的数值。若以日最大风速为样本，则一年有365个样本，平时低风速的日子其风速值占很大的权，而最大风速那一天的风速只占1/365的权，因而最大风速的重要性大大降低了，统计出的平均风速必将大大降低。若采用月最大风速，则一年中的最大风速也只占1/12的权重，也降低了最大风速所起的重要性，所得结果也是偏低的。对于工程结构应该能承受一年中任何日子的极大风速，因此应取年最大风速为样本。由于气候重复性关系，采用年最大风速作为样本是较合适的。世界各国包括我国在内，基本上是取年最大风速为统计样本，即每年以一个最大风速记录为一个样本。

5.最大风速的重现期：

实际工程设计时，一般需考虑数十年（如30、50年等）的时间范围内的最大风速所产生的风压，则该时间范围内的最大风速定义为基本风速，而该时间范围可理解为基本风速出现一次所需的时间，即重现期。重现期不同，标准平均风速就不同。这也是各国风压计算相异的主要原因之一。我国现行荷载规范规定重现期为50年，旧规范定为30年。对于高层和高耸结构，该值可定为50年。而美国、日本、英国、丹麦、新加坡、波兰等都将其定为50年。重现期为30年和50年时，其保证概率分别为96.67%和98%。

从概率意义上，该设计标准也可理解为不超过该值的概率或保证率，体现了结构安全度标准。这样,结构的重现期与不超过该设计值的保证率具有一定关系。由于最大风速的样本是以年最大风速为标准，因而重现期也通常以年为单位。

6.大风速的概率分布或概率密度曲线：

为了求出设计最大风速,必须确定重现期或保证率。由于涉及概率计算，因而必须知道最大风速的统计曲线函数，即概率密度函数。这些函数所表达的曲线型式常称为线型。最大风速分布函数国内外都采用固定的数学函数，例如皮尔逊III型分布、极值I型分布、极值II型分布、威布尔分布等来表达。我国及多数国家采用极值I型分布曲线。

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