窒 风力等级、风速与风压的对应关系研究 闫国臣 淄博市国信置业有限公司 山东创业房地产开发有限公司 香港大学 李先立 李小荷 摘要：本文依据ＧＢ ５０００９－－２０１２（（建筑结构荷载规范》第Ｅ．２．４条风压计算贝努利公式，计算了气象专业《蒲福风力等级 表》中不同风力等级、风速所对应的风压，给建筑行业设计及施工技术人员提供了直观的对比、速查资料。 关键词：结构荷载规范；风力等级；风速；风压；蒲福风力等级表 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ”ｌｏａｄ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｅ．ＧＢ５０００９－２０１２ ２．４ ｂｅｎｏｉｔ ｗｉｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ．ｃａｌｃｕｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｉｎ ｔｈｅ ｔａｂｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅａｕｆｏｒｔ ｓｃａｌｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｎｄ，ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ，ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｉｎｔｕｉｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｑｕｉｃｋ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｗｉｎｄ ｌｏａｄ ｃｏｄｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｌｅｖｅｌ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｗｉｎｄ ｂｅａｕｆｏｒｔ ｓｃａｌｅ ｔａｂｌｅ １ 引言 《蒲福风力等级表》中的风力等级、风速与建筑荷载规范 中的风压，分属于气象和建筑不同行业；本文依据ＧＢ ￣）ｏ９－－２ｏ１２（建筑结构荷载规范》第Ｅ．２．４条风压计算贝努 厂一基本风压； 基本风速； ｐ一空气密度（ｔ／ｍ３），可以根据所在地的海拔高度按公 式（２）确定： ｐ＝Ｏ．０１２５ｅ ——利公式，计算了气象专业《蒲福风力等级表》中不同风力等 级、风速所对应的风压，给建筑行业设计及施工技术人员提 海拔高度； （２） 供了直观的对比、速查资料。 ０．００１２５——空气在０℃及一个标准大气压下的密度。 ２风力等级及风速 风力等级（ｗｉｎｄ ｓｃａｌｅ）简称风级，是风强度（风力）的一 种表示方法；国际通用的风力等级是由英国人蒲福（Ｂｅａｕｆｏｒｔ） 于１８０５年拟定的，故又称“蒲福风力等级（Ｂｅａｕｆｏｒｔ ｓｃａｌｅ）”， 例如山东省淄博市张店区海拔高度３４．０ｍ，５０年一遇基 本风速为２５．３４ １２６ｍ／ｓ，其基本风压计算如下； ｐ＝Ｏ．０１２５ｅｍ。。。 ，ｚ４＝０．０１２５ｅｍ。 ＝Ｏ．０１ ２５ｘ０．９９６６＝０．００１ ２４５７５ ０．００１２４５７５ｘ２５．３４１２６：０４０ｋＮ／ｍ２ ２ ．它最初是根据风对炊烟、沙尘、地物、渔船、渔浪等的影响大 ：小分为０—１２级，共１３个等级。后来，又在原分级的基础上， ２ 增加了相应的风速界限；自１９４６年以来，风力等级又作了扩 充，增加到１８个等级（０—１７级）。 基本风压可由ＧＢ ５０００９－－２０１ ２（（建筑结构荷载规范》的 《表Ｅ．５全国各城市的雪压、风压和基本气温》查得。 ３基本风压及贝努利风压计算公式 ＧＢ ５０００９－－２０１２规定基本风压是一个地区风荷载的基 ３山东省淄博市张店区与蒲福风力等级对应的风 压值 山东省淄博市张店区海拔高度３４．Ｏｍ，用贝努利公式计 算出与蒲福风力各等级对应的风压值如表１所示。 准压力，是按当地空旷平坦地面上１０ｍ高度处１０ｍｉｎ平均的 风速观测数据，经概率统计得出５０年一遇最大值确定的风 速，再考虑相应的空气密度，按贝努利公式确定的风压； ’ ４山东省各城市的５０年一遇风压所对应的风力 （１） ｗｏ￣ｏｖ；／２ 式中： 等级及风速 从贝努利公式可以推导出由风压计算风速的公式，见 ２０１４．Ｏ８ （３）： 查《表１山东省淄博市张店区与蒲福风力等级对应的风压 表１ 山东省淄博市张店区与蒲福风力等级对应的风压值 值》，所对应的蒲福风力等级为５级、所对应的风压约为０．０４ 风力 相当于空旷平地 贝努利公式计算空旷 ｋＰａ；通过查询能清楚地知道吊篮正常工作所限定的风压是 级数 名称 上标准高度１０ｍ 平地上标准高度１０ｍ 很低的，仅相当于所在地５０年一遇基本风压的１／１０。 处的风速／（ｍ／ｓ１ 处的风压／ｋＰａ 表２山东省各城市的５０年一遇风压所对应的 ０ 静风 ０－０．２ ０～０．Ｏ０００２５ 风力等级及风速 ｌ 软风 ０－３—１．５ ０．００ｏ０５６３—０．００１４０６ 相当于空旷 所对 ２ 轻风 １．６－３．３ ０．００１ ６—０．０ｏ６８０６ 海拔 空气密 风压 平地上标准 应的 ３ 微风 ３．４－５．４ ０．００７２２５—０．０１８２２５ 城市名 高度 度 ｎ＝５０ 高度１０ｍ处 蒲福 ｍ （ｔ／ｍ。） （ｋＮ／ｍ￣ 的风速 风力 ４ 和风 ５．５－７．９ ０．０１ ８９０６—０．０３９００６ （ｒｎ／ｓ） 等级 ５ 清劲风 ８．０—１Ｏ．７ ０．０４—０．０７１５５６ 、 济南市 ５１．６ ０．ＯＯ１２４４ ０．４５ ２６．９０２ｌ３ １０ ６ 强风 １０．８—１３．８ ０．０７２９—０．１ １９０２５ 德州市 ２１．２ Ｏ．ＯＯ１２４７ ０．４５ ２６．８６１２７ １０ ７ 疾风 １３．９－１７．１ ０．１２Ｏ７５６—０．１ ８２７５６ 惠民 １１．３ ０．００１２４９ Ｏ．５ ２８．３０ｏ２６ １０ ８ 大风 １７．２－２０．７ ０．１ ８４９－０．２６７８０６ 寿光县 ４．９ 烈风 ２０ ８—２４．４ ０．２７０４—０．３７２ ｌ 羊角沟 ４ Ｏ．Ｏ０１２４９ ０．４５ ２６．８３８７２ １０ １０ 狂风 ２４．５—２８．４ ０．３７５１５６—０．５Ｏ４１ 龙口市 ４．８ ０．００１２４９ ０．６ ３０．９９１３ ｌ１ １１ 暴风 ２８．５－３２．６ ０．５０７６５６—０．６６４２２５ 烟台市 ４６．７ ０．００１２４４ Ｏ．５５ ２９．７３４１４ １１ １２ 飓风 ３２．７—３６．９ ０．６６８３０６－０．８５１００６ 威海市 ４６．６ ０．００ｌ２４４ ０．６５ ３２＿３２４２６ Ｕ １３ ３７．Ｏ—４１．４ ０．８５５６２５—１．０７１２２５ 荣成市 成山头 ４７．７ ０．００１２４４ Ｏ．７ ３３．５４６３ ｌ １２ １４ ４１．５—４６．１ １．０７６４０６—１．３２８２５６ １５ ４６．２－５０．９ １．３３４０２５—１．６１９２５６ 莘县 朝城 ４２．７ ０．００１２４５ ０．４５ ２６．８９０１ ６ １０ １６ ５１．０－５６．０ １．６２５６２５—１．９６ 泰安市 １７ ５６．１－６ｌ＿２ １．９６７００６－２．３４０９ 泰山 １５３３．７ ０．００１０７２ Ｏ．８５ ３９．８ １７４４ ｌ３ 泰安市 １２８．８ ０．００１２３４ ０．４ ２５．４６１６７ １０ ＝、／２ （３） 淄博市 山东省淄博市张店区海拔高度３４．０ｍ，５０年一遇风压 张店 ３４ ０．００１２４６ ０．４ ２５．３４１３ １０ ０．４０ｋＮ／ｍ２，计算其相当于空旷平地上标准高度１０ｍ处的风 沂源 ３０４．５ ０．００１２１３ ０－３５ ２４．０２７３７ ９ 速如下： 潍坊市 ４４．１ ０．００１２４４ ０．４ ２５．３５４０７ １０ ＝、／ ＝Ｘ／２ｘ０．４０／０．００１２４５７５＝２５．３４１３ｍ／ｓ 莱阳市 ３０．５ ０．００１２４６ ０．４ ２５．３３６８３ １０ 查《蒲福风力等级表》２５．３４１３ｍ／ｓ相当于１０风力。 青岛市 ７６ ０．００１２４１ ０．６ ３１．１０１８３ １１ 以此类推计算出山东省各城市的５Ｏ年一遇风压所对应 海阳 ６５．２ ０．００１２４２ ０．５５ ２９．７６１６６ １１ 的风速，并查《蒲福风力等级表》确定所对应的风力等级如表 荣城市 石岛 ３３．７ ０．００１２４６ ０．５５ ２９．７ １４８２ ｌ１ ２所示。 ５计算结果的对比、速查应用 菏泽市 ４９．７ ０．００１２４４ Ｏ．４ ２５．３６１ １７ １０ 应用例一：ＪＧＪ ２０２－－２０１０｛建筑施工工具式脚手架安全 兖州 ５１．７ ０．００１２４４ ０．４ ２５．３６３７ １０ 技术规范》有关高处作业吊篮风荷载计算的规定，“第５．１．５ 临沂 ８７．９ ０．００１２３９ Ｏ．４ ２５－４０９６５ １０ 条：吊篮在结构设计时，应考虑风荷载的影响；在工作状态 日照市 ｌ６．１ Ｏ．００ｌ２４８ ０．４ ２５．３ １８５９ １０ 莒县 １０７．４ ０．００１２３７ ０Ｉ３５ ２３．７９１７４ ９ 下。应能承受的基本风压值不低于５００Ｐａ、即０．５ｋＮ／ｍ２”；查 《表２山东省各城市的５Ｏ年一遇风压所对应的风力等级及 参考文献： 风速》，所对应的蒲福风力等级为１Ｏ级、风速２８．３０ｒｒｄｓ；通过 ［１】ＧＢ １９１５５－－２００３．高处作业吊篮［Ｓ］． 查询能清楚地知道吊篮在结构设计时所考虑的风力等级； ［２］ＪＧＪ ２０２－－２０１０．建筑施工工具式脚手架安全技术规范［ｓ】． 应用例二：ＧＢ １９１５５－－２００３（高处作业吊篮》第５．１．６条 ［３】ＧＢ／Ｔ ２８５９１－－２０１２风力等级［ｓ］． 规定，“工作处阵风风速不大于８．３ｒｄｓ，吊篮应能正常工作”； ［４］ＧＢ ５０００９￣２０１２建筑结构荷载规范【ｓ】． ２０１４．Ｏ８ ５７