段慧文

（原國家大劇院業(yè)主委員會，北京 100031）

露天安裝設(shè)備設(shè)計(jì)中的風(fēng)載荷計(jì)算
——兼議風(fēng)速時(shí)距取值

段慧文

（原國家大劇院業(yè)主委員會，北京 100031）

從風(fēng)壓計(jì)算出發(fā)，探討并推薦露天安裝演藝和游樂設(shè)備設(shè)計(jì)中，關(guān)于風(fēng)速、風(fēng)壓和風(fēng)載荷的計(jì)算方法。

演藝設(shè)備；游樂設(shè)備；風(fēng)壓；風(fēng)速；風(fēng)載荷

編者按：

近來，偶有某地室外LED屏傾翻傷人事故、某地臨時(shí)搭建舞臺坍塌事故等發(fā)生，其原因復(fù)雜不能詳究，但有極大的可能性是與設(shè)備或裝置設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)風(fēng)壓的取值偏低有直接關(guān)系。因此，分析現(xiàn)行風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)GB50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范》在本行業(yè)使用中存在的問題，針對關(guān)鍵環(huán)節(jié)做適當(dāng)?shù)男拚?，解決原計(jì)算在本行業(yè)應(yīng)用時(shí)存在的不足（建筑領(lǐng)域應(yīng)用了許久，雖有個(gè)別改動，但因?yàn)橛幸惶纵^為完備的計(jì)算系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)仍在使用），是作為設(shè)計(jì)人員所面臨的任務(wù)。本文提出了對確定風(fēng)速的關(guān)鍵因數(shù)時(shí)距的修正，進(jìn)而對基本風(fēng)壓值進(jìn)行修正，希望能對風(fēng)壓計(jì)算時(shí)基本風(fēng)壓值明顯偏?。ㄅc國外相比）的問題有所改善。

近年來，上演實(shí)景演出的大型室外劇場發(fā)展迅速，如湖南的“中國出了個(gè)毛澤東”室外劇場、聞名全國的“印象”系列、很多旅游景點(diǎn)建設(shè)的依山傍水的親民劇場等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國目前有大型實(shí)景室外劇場近百個(gè)。演唱會、大型活動的開閉幕式演出等大規(guī)模的戶外露天演出活動也頻繁舉行，設(shè)置與安裝多種多樣的臨時(shí)或永久的演出設(shè)備方興未艾。另外，中國大型游樂園（以上海迪斯尼樂園為代表）的建設(shè)已經(jīng)開始，可以預(yù)計(jì)，在不久的將來會形成游樂園的建設(shè)高潮，數(shù)量眾多的露天移動或固定安裝的游樂設(shè)備是游樂園里最能吸引游客的亮點(diǎn)。這些公共場所群眾聚集的活動，除了在總體策劃上必須考慮的各種安全問題（風(fēng)險(xiǎn)分析、防范措施、應(yīng)急預(yù)案、防火、防爆、防恐、疏散等），設(shè)備自身的安全也是必須考慮的重點(diǎn)。

露天安裝設(shè)備與室內(nèi)設(shè)備的最大區(qū)別是設(shè)備必須承受風(fēng)荷載，無論是正規(guī)安裝的，還是臨時(shí)搭建的、移動或固定的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)必須滿足安裝地域最大風(fēng)速和風(fēng)壓的要求，才能確保設(shè)備投入使用時(shí)在工作狀態(tài)風(fēng)壓和非工作狀態(tài)風(fēng)壓作用下的安全性能。近來媒體報(bào)道的某地LED屏倒塌傷人事故，也許與露天安裝設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)對風(fēng)載荷的考慮不周有關(guān)。本文從風(fēng)壓計(jì)算出發(fā)，探討并推薦露天安裝演藝、游樂設(shè)備設(shè)計(jì)中關(guān)于風(fēng)速、風(fēng)壓和風(fēng)載荷的計(jì)算方法。

1 基本概念

1.1 風(fēng)壓

由于物體的阻擋，使物體四周的空氣流動受阻，物體正面氣流的動壓下降、靜壓升高，物體的側(cè)面和背面產(chǎn)生局部渦流，靜壓下降。和遠(yuǎn)處的氣流相比，這種正面靜壓的升高和背面靜壓的降低統(tǒng)稱為風(fēng)壓。風(fēng)壓就是垂直于氣流方向的物體投影平面所受到的風(fēng)的正壓力。

1.2 風(fēng)壓計(jì)算

根據(jù)流體運(yùn)動的伯努利方程，可得出的風(fēng)速和風(fēng)壓的關(guān)系，風(fēng)的動壓為：

式中：p（建筑行業(yè)用w表示）——風(fēng)壓（單位：kN/m2），

r0——空氣密度（單位：kg/m3），

v——風(fēng)速（單位：m/s）。

由于空氣密度r0和重度r的關(guān)系為， 因此有r0=r/g。代入（公式1）得到

式中：g——重力加速度（單位：m/s2），（公式2）為風(fēng)壓計(jì)算的常用公式。

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（氣壓為1 013 hPa， 溫度為15°C)，空氣重度 r=0.012 25 kN/m3，緯度為45°處的重力加速度g=9.8 m/s2，代入（公式2）可得：

（公式3）為用風(fēng)速計(jì)算風(fēng)壓的簡便通用公式。應(yīng)當(dāng)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(fēng)速在相同的溫度下，其產(chǎn)生的風(fēng)壓在高原上比在平原地區(qū)小。

如果將風(fēng)壓p的單位由kN/m2換成N/m2，可得：

1.3 基本風(fēng)壓

我國建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基本風(fēng)壓p0（標(biāo)準(zhǔn)中使用的風(fēng)壓用符號w0表示），是以空曠平坦地面、離地面10 m高度、風(fēng)速時(shí)距為10 min的平均最大風(fēng)速計(jì)算得出的風(fēng)壓，建筑設(shè)計(jì)按結(jié)構(gòu)類別考慮平均最大風(fēng)速的重現(xiàn)期（一般結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期為30年，高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)為50年，特別重要的結(jié)構(gòu)為100年），由此統(tǒng)計(jì)得出最大風(fēng)速v。在室外演藝和游樂設(shè)備設(shè)計(jì)中，推薦采用重現(xiàn)期為50年的基本風(fēng)壓進(jìn)行結(jié)構(gòu)、零件和穩(wěn)定性計(jì)算。

基本風(fēng)壓因地而異，在中國的分布情況是：臺灣和海南島等沿海島嶼、東南沿海是最大風(fēng)壓區(qū)，主要由臺風(fēng)造成。東北、華北、西北的北部是風(fēng)壓次大區(qū)，主要與強(qiáng)冷氣活動相聯(lián)系。青藏高原為風(fēng)壓較大區(qū)，主要由海拔高度較高所造成。其他內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)壓都較小。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄D.4 中附表D.4 給出了國內(nèi)各地區(qū)50 年一遇的基本風(fēng)壓，露天安裝演藝和游樂設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)所在地域選取并按本文推薦系數(shù)轉(zhuǎn)換后采用。

1.4 風(fēng)載荷

風(fēng)載荷（在建筑行業(yè)稱為風(fēng)荷載）也稱風(fēng)的動壓力，是空氣流動對建筑物的工程結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的壓力。風(fēng)載荷的大小與基本風(fēng)壓、地形、地面粗糙度、距離地面高度，以及建筑體型等諸因素有關(guān)。

由于沒有專門針對設(shè)備結(jié)構(gòu)計(jì)算使用的風(fēng)載荷（設(shè)備專業(yè)把結(jié)構(gòu)及零件所受的力統(tǒng)稱為載荷）研究成果，露天安裝演藝和游樂設(shè)備的風(fēng)載荷計(jì)算推薦按照GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)風(fēng)載荷計(jì)算的程序和方法（其主要內(nèi)容也是參照建筑行業(yè)的規(guī)定而來，只不過計(jì)算公式改換了形式、具體重要數(shù)值按機(jī)械行業(yè)需要進(jìn)行調(diào)整）進(jìn)行，但某些重要數(shù)據(jù)需按本文推薦的系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

1.5 風(fēng)速與時(shí)距

風(fēng)速隨時(shí)間不斷變化（見圖1），在一定的時(shí)間間隔Δt內(nèi)，風(fēng)速可分解為兩部分：平均風(fēng)速的穩(wěn)定部分和風(fēng)速的脈動部分。為了對變化的風(fēng)速確定其代表值作為基本風(fēng)壓，一般用規(guī)定時(shí)距內(nèi)風(fēng)速的穩(wěn)定部分作為取值標(biāo)準(zhǔn)。

為確定最大平均風(fēng)速而規(guī)定的時(shí)間間隔（圖1中的Δt）稱為時(shí)距。規(guī)定的時(shí)距愈小，所得的最大平均風(fēng)速就愈大，計(jì)算所得基本風(fēng)壓也愈大。時(shí)距過大會漏掉很多瞬時(shí)風(fēng)速，使計(jì)算風(fēng)壓值偏低，時(shí)距的選取對風(fēng)壓值的計(jì)算結(jié)果影響很大。

1.6 風(fēng)力等級

圖1 風(fēng)速隨時(shí)間的變化示意圖

風(fēng)力是指風(fēng)吹到物體上所表現(xiàn)出的力量的大小。英國人蒲福平（Beaufort scale）于1805年根據(jù)風(fēng)對地面或海面物體的影響程度，擬定了風(fēng)力等級，從0到12共13級。最小是0級，最大為12級。陸地上出現(xiàn)的風(fēng)力一般多在0～9級之間，10～12級的風(fēng)力陸上很少見，有則拔樹、摧毀建筑物，破壞力極大。19世紀(jì)末發(fā)明了風(fēng)速儀，風(fēng)力等級開始用風(fēng)速精確的表達(dá)，20世紀(jì)50年代，風(fēng)速儀測出的自然界風(fēng)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過12級，遂逐漸把風(fēng)力等級擴(kuò)展到17級，但是已經(jīng)無法再用地面或海面情形具體加以描述了（見表1）。一般認(rèn)為，風(fēng)速超過61.2 m/s就屬于特大臺風(fēng)，如有記錄的30多年前瓊海臺風(fēng)，中心附近最大風(fēng)力為73 m/s，已超過 17級的最高標(biāo)準(zhǔn)。國際航海界把特大臺風(fēng)稱為風(fēng)力18級。目前，風(fēng)速儀測出的風(fēng)速已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過17級（如有些龍卷風(fēng)的風(fēng)速），達(dá)到100 m/s～200 m/s，其破壞力驚人。

2 關(guān)于時(shí)距取值

各國計(jì)算風(fēng)載荷的出發(fā)點(diǎn)不同，確定風(fēng)速時(shí)所采用的時(shí)距也不一致。例如，中國和日本取10 min，俄國取2 min，英國根據(jù)建筑物或構(gòu)件的尺寸不同，分別取3 s、5 s和15 s，美國取3 s，為瞬時(shí)最大風(fēng)速，即峰值脈動風(fēng)速。 因此，各國基本風(fēng)壓值的標(biāo)準(zhǔn)也有差別。

中國規(guī)范計(jì)算風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值的出發(fā)點(diǎn)是基本風(fēng)壓，并在GB20009-2012《建筑結(jié)構(gòu)載荷》中給出了全國各城市的風(fēng)壓值（見該標(biāo)準(zhǔn)附錄E.5）和全國基本風(fēng)壓分布圖（見該標(biāo)準(zhǔn)附錄E.6.3），供設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)選用。

表1 蒲氏風(fēng)力級別表

在GB20009-2012《建筑結(jié)構(gòu)載荷》中特別指出：“全國各城市的基本風(fēng)壓值應(yīng)按本規(guī)范附錄E中表E.5重現(xiàn)期R為50年的值采用。當(dāng)城市或建設(shè)地點(diǎn)的基本風(fēng)壓值在本規(guī)范表E.5沒有給出時(shí)，基本風(fēng)壓值應(yīng)按本規(guī)范附錄E規(guī)定的方法，根據(jù)基本風(fēng)壓定義和當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速資料，通過統(tǒng)計(jì)分析確定，分析時(shí)應(yīng)考慮樣本數(shù)量的影響。當(dāng)?shù)貨]有風(fēng)速資料時(shí)，可根據(jù)附近地區(qū)的基本風(fēng)壓或長期資料，通過氣象和地形條件的對比分析確定；也可以比照本規(guī)范附錄E中附圖E.6.3全國風(fēng)壓分布圖近似確定”。

中國的規(guī)范較為穩(wěn)定，從1987年版到2012年版，雖然在具體條文上和具體數(shù)據(jù)有局部調(diào)整（如對風(fēng)載荷體型系數(shù)、山峰地形修正系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)計(jì)算方法等進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)充），但是基本風(fēng)壓的計(jì)算一直沿用了相同的計(jì)算方法。

美國和日本的規(guī)范計(jì)算風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)值的出發(fā)點(diǎn)是基本風(fēng)速，也給出了相應(yīng)的基本風(fēng)速區(qū)劃圖，供設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)選用。

美國的規(guī)范改動較為頻繁，與以前標(biāo)準(zhǔn)相比，近期（2005版）較大的改動是：對于基本風(fēng)壓的確定由以往的最大里程風(fēng)速值改為現(xiàn)在的3 s時(shí)距的平均值，即采用峰值脈動風(fēng)速。并據(jù)此進(jìn)行概率分析、確定風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值和其他相關(guān)參數(shù)，對颶風(fēng)影響區(qū)的基本風(fēng)速也做了相應(yīng)調(diào)整。

中國、美國、日本三國對基本風(fēng)速的確定方法，主要差別在于風(fēng)速統(tǒng)計(jì)時(shí)距和重現(xiàn)期的取值（見表2）。顯然，由于風(fēng)速統(tǒng)計(jì)時(shí)距和重現(xiàn)期的不同，美國、日本兩國規(guī)范所定義的基本風(fēng)速大于中國，風(fēng)壓值也大于中國。

以上資料可以看出，時(shí)距對風(fēng)速和風(fēng)壓的影響是緊密和直接的。一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，安全系數(shù)都不會大于2，在時(shí)距10 min的平均風(fēng)速和風(fēng)壓下可能沒有問題，但是在瞬時(shí)風(fēng)的作用下就可能出現(xiàn)破壞，因?yàn)榇藭r(shí)風(fēng)壓增大超過了2倍。我國風(fēng)載荷的取值方法，恰恰忽略了瞬時(shí)風(fēng)的巨大破壞作用。

表2 中國、美國、日本的基本風(fēng)速確定方法比較

3 露天安裝演藝和游樂設(shè)備風(fēng)載荷計(jì)算

露天安裝演藝和游樂設(shè)備的風(fēng)壓計(jì)算，推薦參照GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的程序與方法進(jìn)行。計(jì)算的原則是：假定風(fēng)載荷是沿設(shè)備最不利的水平方向作用的靜力載荷。

3.1 計(jì)算風(fēng)壓

計(jì)算風(fēng)壓與陣風(fēng)風(fēng)速有關(guān)，按下式計(jì)算：

式中：p——計(jì)算風(fēng)壓（單位：N/m2）；

v——計(jì)算風(fēng)速（單位：m/s）。

計(jì)算風(fēng)速為空曠地區(qū)離地10 m高度處的陣風(fēng)風(fēng)速，即3 s時(shí)距的平均瞬時(shí)風(fēng)速。工作狀態(tài)時(shí)取10 min時(shí)距平均風(fēng)速的1.5倍，非工作狀態(tài)時(shí)取10 min時(shí)距平均風(fēng)速的1.4倍。計(jì)算風(fēng)壓p、3 s時(shí)距平均瞬時(shí)風(fēng)速vs、10 min時(shí)距平均風(fēng)速vp與相當(dāng)風(fēng)力等級的對應(yīng)關(guān)系見表3。

3.2 露天安裝的演藝、游樂設(shè)備的風(fēng)載荷

露天安裝的演藝、游樂設(shè)備的風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)風(fēng)載荷和非工作狀態(tài)風(fēng)載荷兩種情況。

3.2.1 工作狀態(tài)風(fēng)載荷

工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指設(shè)備在工作狀態(tài)下能承受的最大風(fēng)力或最大風(fēng)壓，計(jì)算時(shí)將工作狀態(tài)風(fēng)壓沿設(shè)備全高取為定值，不考慮高度變化對風(fēng)壓值的影響。為限制工作風(fēng)速不超過極限值所采用的風(fēng)速測量裝置，通常安裝在設(shè)備的最高處。工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)壓是設(shè)備工作狀態(tài)時(shí)的最大風(fēng)壓，用于阻力計(jì)算、電動機(jī)功率選擇、機(jī)構(gòu)零部件和金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度剛度計(jì)算、過載能力驗(yàn)算、整機(jī)穩(wěn)定性和防滑驗(yàn)算等。

工作狀態(tài)風(fēng)載荷用下式計(jì)算：

式中：PWⅠ——工作狀態(tài)風(fēng)載荷（單位：N）；

C——風(fēng)力系數(shù)；

p1——工作狀態(tài)風(fēng)壓（單位：N/m2）；

A——構(gòu)件或設(shè)備垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積（單位：m2）；

θ——風(fēng)向與構(gòu)件縱軸線或構(gòu)件表面的夾角（θ＜900）。

式中：A0——構(gòu)件迎風(fēng)面積的外形輪廓面積（單位：m2）；

(2)開放性。系統(tǒng)是開放的，除了交易各方的私有信息被加密外，區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)對所有人公開，任何人都可以通過公開的接口查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)和開發(fā)相關(guān)應(yīng)用，因此整個(gè)系統(tǒng)信息高度透明。

φ——結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面充實(shí)率。

風(fēng)力系數(shù)C直接采用 GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)風(fēng)力系數(shù)C的論述，見標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.3.5風(fēng)力系數(shù)。多片桁架結(jié)構(gòu)風(fēng)力系數(shù)計(jì)算中的擋風(fēng)折減系數(shù)η的計(jì)算，見標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.3.6擋風(fēng)折減系數(shù)。

露天安裝的演藝、游樂設(shè)備，安全工作的最大風(fēng)力為5級，工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)速和計(jì)算風(fēng)壓見表4。

3.2.2 非工作狀態(tài)風(fēng)載荷

非工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指設(shè)備在非工作狀態(tài)下能承受的最大風(fēng)力作用，即最大風(fēng)壓。計(jì)算非工作狀態(tài)風(fēng)載荷時(shí)，要計(jì)及設(shè)備受風(fēng)部位離地高度的影響，用風(fēng)壓高度變化系數(shù)對計(jì)算風(fēng)壓進(jìn)行修正。非工作狀態(tài)風(fēng)載荷與設(shè)備自重載荷進(jìn)行組合，用于驗(yàn)算非工作狀態(tài)下設(shè)備零部件即金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、整機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性和抗風(fēng)錨定裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算。

表3 p、vs、vp與相當(dāng)風(fēng)力等級的對應(yīng)關(guān)系

表4 工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)速和計(jì)算風(fēng)壓

式中：PWⅡ——非工作狀態(tài)風(fēng)載荷（單位：N）；

C——風(fēng)力系數(shù)；

pⅡ——非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓（單位：N/m2）；

A——構(gòu)件或設(shè)備垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積（單位：m2），計(jì)算方法同前。

風(fēng)力系數(shù)C，直接采用GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)風(fēng)力系數(shù)C的論述，見標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.3.5風(fēng)力系數(shù)。多片桁架結(jié)構(gòu)風(fēng)力系數(shù)計(jì)算中的擋風(fēng)折減系數(shù)η的計(jì)算，見標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.3.6擋風(fēng)折減系數(shù)。

計(jì)算非工作狀態(tài)載荷時(shí)，可沿高度將設(shè)備劃分為10 m的等風(fēng)壓段，以各段中點(diǎn)高度的高度影響變化系數(shù)kh（表5中所列數(shù)值）乘以計(jì)算風(fēng)壓，也可取結(jié)構(gòu)頂部的計(jì)算風(fēng)壓作為設(shè)備全高的定值風(fēng)壓。

內(nèi)陸華北、華中和華南地區(qū)取小值，西北、西南、東北和長江下游等地區(qū)取大值。沿海以上海為界，上海可取8 00 N/m2，上海以北取小值，上海以南取大值。在特定情況下，按用戶要求可根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料提供的離地10 m高處，50年一遇，10 min時(shí)距，年平均最大風(fēng)速，換算成3 s時(shí)距的平均瞬時(shí)風(fēng)速（一般不超過50 m/s）和計(jì)算風(fēng)壓pⅡ。若用戶還要求此計(jì)算風(fēng)速超過50 m/s時(shí)，則應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。沿海地區(qū)、臺灣和南海諸島，用于抗風(fēng)防滑裝置和錨定裝置設(shè)計(jì)時(shí)，所采用的計(jì)算風(fēng)速不應(yīng)小于55 m/s，詳見表6。

4 露天安裝的演藝、游樂設(shè)備風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)的注意事項(xiàng)

表5 風(fēng)壓高度變化系數(shù)kh

風(fēng)壓的大小與風(fēng)速的大小有直接的關(guān)系，因?yàn)轱L(fēng)速采用的是某一時(shí)段內(nèi)的平均風(fēng)速。與其他影響因素相比，時(shí)距的選擇對設(shè)計(jì)風(fēng)速大小影響最直接、也最大。不同重現(xiàn)期對設(shè)計(jì)風(fēng)速也有影響，但不如時(shí)距的影響大。

表6 非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓和計(jì)算風(fēng)速

由于時(shí)距的選取對風(fēng)速、風(fēng)壓的大小有直接影響，露天安裝演藝、游樂設(shè)備進(jìn)行風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)，筆者推薦按以下基本條件與數(shù)據(jù)進(jìn)行選取：

（1）基本風(fēng)速為空曠地區(qū)離地10 m高度處的、重現(xiàn)期為50年的最大陣風(fēng)瞬時(shí)風(fēng)速，即3 s時(shí)距的峰值脈動風(fēng)速。

（2）與（1）條件相同，當(dāng)按10 min時(shí)距平均風(fēng)速選取基本風(fēng)速時(shí)，計(jì)算風(fēng)速應(yīng)為10 min時(shí)距平均風(fēng)速的1.5倍。

（3）當(dāng)直接按GB20009-2012《建筑結(jié)構(gòu)載荷》中給出了全國各城市的風(fēng)壓值（附錄E.5）和全國基本風(fēng)壓分布圖（F.6.3）選取風(fēng)壓時(shí)，計(jì)算風(fēng)壓為選取風(fēng)壓的2.25倍。

（4）露天安裝游樂和演藝設(shè)備允許的最大工作風(fēng)級為5級，應(yīng)按10 min時(shí)距5級風(fēng)速換算為3 s時(shí)距的峰值脈動風(fēng)速計(jì)算風(fēng)壓。參照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定：非工作狀態(tài)風(fēng)速按10 min時(shí)距當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速的1.4倍計(jì)取，即3 s時(shí)距的峰值脈動風(fēng)速。仍為空曠地區(qū)離地10 m高度處的、重現(xiàn)期為50年的最大陣風(fēng)瞬時(shí)風(fēng)速。

（5）非工作狀態(tài)的計(jì)算風(fēng)壓，直接引用GB/ T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的數(shù)據(jù)表，按地區(qū)（內(nèi)陸、沿海、臺灣及南海諸島）選取。

如此推薦的理由如下：

（1）西方主要技術(shù)發(fā)達(dá)國家（如英國、美國）都采用3 s時(shí)距，日本雖然采用10 min時(shí)距，但是使用的重現(xiàn)期卻是100年。

（2）我國起重機(jī)行業(yè)在進(jìn)行風(fēng)壓計(jì)算時(shí)，已經(jīng)采用3 s時(shí)距的瞬時(shí)風(fēng)速，詳見GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)章節(jié)。

（3）我國對外交往日益增多，引進(jìn)和出口這類設(shè)備的機(jī)會大增，在了解和學(xué)習(xí)國外設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，在風(fēng)載荷計(jì)算領(lǐng)域必須采用最嚴(yán)格的參數(shù)，以應(yīng)對世界各地尤其是沿海地區(qū)國家的嚴(yán)苛條件。

表7 不同時(shí)距風(fēng)速與10 min時(shí)距風(fēng)速的比值

（4）我國援外工程的多個(gè)領(lǐng)域（如港口建設(shè)），根據(jù)受援國關(guān)于時(shí)距的規(guī)定，已經(jīng)不用10 min時(shí)距，而采用2 min時(shí)距，這是為了適應(yīng)當(dāng)事國的設(shè)計(jì)規(guī)范，說明我國當(dāng)前設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的10 min時(shí)距已經(jīng)不能適應(yīng)援外要求，今后類似的情況或更加苛刻的情況遇見的機(jī)會可能更多。演藝和游樂行業(yè)需提前改變，提前提出應(yīng)對辦法。

為了方便設(shè)計(jì)人員查閱使用，現(xiàn)將現(xiàn)存的研究成果列出，供設(shè)計(jì)人員參照：

☆不同時(shí)距基本風(fēng)速間的換算關(guān)系：V3S:V10min=1.45～1.50:1.0；

☆不同重現(xiàn)期（即概率保證期）基本風(fēng)速間的換算關(guān)系：V100:V50=1.05:1.0；

☆不同時(shí)距風(fēng)速與10min時(shí)距風(fēng)速的比值見表7。

有理由相信，只要從設(shè)計(jì)方面做好遵守規(guī)范、合理選取設(shè)計(jì)參數(shù)、認(rèn)真選擇設(shè)備結(jié)構(gòu)、精心計(jì)算和設(shè)計(jì)，露天安裝演藝、游樂設(shè)備在大風(fēng)惡劣氣象條件下發(fā)生的傾翻、坍塌事故就能夠杜絕。

[1]陳小素,呂先金. 淺談基本風(fēng)壓計(jì)算[J]. 浙江氣象,2005(4).

[2]GB/T 3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京:中國建筑設(shè)計(jì)研究院,2009.

[3] 張軍鋒,葛耀君,柯進(jìn),趙林. 中美日三國規(guī)范高層結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值對比[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào),2011(10).

[4]GB 50009-2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012.

[5] 楊克用. 關(guān)于風(fēng)速時(shí)距的取值問題[M]. 四航局設(shè)計(jì)院,2013.

（編輯 薛云霞）

Calculation of Wind Load in Design of Outdoor Installation Equipments -Discussion on the Value of the Wind Speed Time Interval

DUAN Hui-wen
(Owner's Commottee of NCPA, Beijing 100031, China)

The calculation method of wind speed, wind pressure and wind load in the design of outdoor installation entertainment and amusement equipments is discussed and recommended.

entertainment equipment; amusement equipment; wind pressure; wind speed; wind load

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.04.007