基本風壓是根據(jù)全國各氣象站歷年來的最大風速記錄,按基本風壓的標準要求,將不同風速儀高度和時距所測最大風速,統(tǒng)一換算為離地面10m高、平局風的時距為10min的平均年最大風速。根據(jù)該風速數(shù)據(jù),統(tǒng)計分析確定重現(xiàn)期為50年的最大風速,以此作為當?shù)氐幕撅L速,再按伯努利公式確定基本風壓。按規(guī)定基本風壓不得小于0.3kPa[6]。在進行廣告塔設(shè)計時可根據(jù)全國各城市基本風壓值表確定當?shù)氐幕撅L壓值。
大多數(shù)經(jīng)營戶外廣告牌的廣告公司可能都會問類似問題,因為廣告公司在樓頂安裝廣告牌時首先會想到,遇大風時該廣告牌能否承受相應(yīng)的風壓。遇上大風如果廣告牌不能承受相應(yīng)的風壓,則有可能造成難以預(yù)料的后果:如廣告牌從樓頂被吹落,砸傷樓下行人或造成自己或他人財產(chǎn)受損。如果保險公司承保這塊廣告牌,當然也會首先估算一下該廣告牌被大風吹落的概率有多大。事實上,即使在平地上安裝廣告牌,這個問題依然存在。
記得幾年前,曾有路邊廣告牌被大風吹落導致公路交通受阻的例子。因此,無論對于廣告公司還是保險公司,根據(jù)當?shù)乜赡艹霈F(xiàn)的大風事先估算廣告牌承受的風壓顯得尤為重要。
下面我們就來討論風壓的計算問題。
我們知道,風壓就是垂直于氣流方向的平面所受到的風的壓力。根據(jù)伯努利方程得出的風-壓關(guān)系,風的動壓為 wp=0.5*ro*v2
(1)其中wp為風壓[kN/m2],ro為空氣密度[kg/m3],v為風速[m/s]。由于空氣密度(ro)和重度(r)的關(guān)系為 r=ro·g,因此有 ro=r/g。在(1)中使用這一關(guān)系,得到 wp=0.5*r*v2/g。
(2)此式為標準風壓公式。在標準狀態(tài)下(氣壓為1013hPa, 溫度為15°C), 空氣重度 r=0.01225 [kN/m3]。緯度為45°處的重力加速度g=9.8[m/s2],我們得到wp=v2/1600。
(3) 此式為用風速估計風壓的通用公式。應(yīng)當指出的是,空氣重度和重力加速度隨緯度和海拔高度而變。一般來說,r/g 在高原上要比在平原地區(qū)小,也就是說同樣的風速在相同的溫度下,其產(chǎn)生的風壓在高原上比在平原地區(qū)小。
現(xiàn)在我們將風速代入(3),10 級大風相當于24.5-28.4m/s,取風速上限28.4m/s,得到風壓wp=0.5 [kN/m2], 相當于每平方米廣告牌承受約51千克力。
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