ICS91.080CCSP2035Cross-straitintegrateddevelopment—EvaluationmethodformeanwindsmodelinFujian-TaiwanregionIDB35/T2261—2025前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4有風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均風(fēng)速剖面模型評(píng)估 5無(wú)風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均風(fēng)速剖面模型評(píng)估 3附錄A（規(guī)范性）平均風(fēng)速剖面模型 4附錄B（規(guī)范性）判定系數(shù)法 6附錄C（規(guī)范性）平均風(fēng)壓與風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值 7附錄D（規(guī)范性）極值分析 8參考文獻(xiàn) DB35/T2261—2025本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由福建省氣象標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAFJ/TC17）提出并歸口。本文件起草單位：福建省平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)氣象局、福州大學(xué)、廈門大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、福建省土木建筑學(xué)會(huì)、南京信息工程大學(xué)、福建理工大學(xué)。本文件主要起草人：董銳、齊心、梁斯宇、方根深、李狄欽、黃明慧、何捷、翁祥穎、洪偉、林彥婷、王琳凱。DB35/T2261—20251海峽兩岸共通閩臺(tái)地區(qū)平均風(fēng)速剖面模型評(píng)估方法本文件規(guī)定了閩臺(tái)地區(qū)平均風(fēng)速剖面模型及特征參數(shù)的確定方法。本文件適用于閩臺(tái)地區(qū)建筑高度300m（含）以內(nèi)的各類地上結(jié)構(gòu)物風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)平均風(fēng)速剖面的確定。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1平均風(fēng)速剖面meanwindspeedprofile大氣邊界層中平均風(fēng)速隨高度變化而形成的剖面。[來(lái)源：JGJ/T338—2014，2.1.9]3.2平均風(fēng)速剖面模型meanwindspeedprofilemodel描述大氣邊界層中平均風(fēng)速隨高度變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。3.3地面粗糙度terrainroughness風(fēng)在到達(dá)結(jié)構(gòu)物以前吹越過(guò)2km范圍內(nèi)的地面時(shí)，描述該地面上不規(guī)則障礙物分布狀況的等級(jí)。[來(lái)源：GB50009—2012，2.1.23]3.4梯度高度gradientheight平均風(fēng)速不再受地面粗糙度影響的高度。4有風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均風(fēng)速剖面模型評(píng)估4.1風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)要求4.1.1風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)有同一時(shí)刻地面/水面10m（含）以上不少于3個(gè)高度處的平均風(fēng)速，且相鄰觀測(cè)點(diǎn)之間的高差不應(yīng)小于10m。4.1.2平均風(fēng)速的計(jì)算時(shí)距應(yīng)為10min，且觀測(cè)數(shù)據(jù)不應(yīng)少于1年。對(duì)于其他時(shí)距的風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)，2DB35/T2261—2025應(yīng)首先轉(zhuǎn)換為10min時(shí)距后，才能使用本文件中的方法。4.1.3風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)有代表性，能夠反應(yīng)結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的風(fēng)氣候特征。當(dāng)結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地存在多種風(fēng)氣候類型時(shí)，應(yīng)對(duì)不同風(fēng)氣候類型下的風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。注：影響閩臺(tái)地區(qū)的風(fēng)氣候類型主要包括臺(tái)風(fēng)和季風(fēng)。4.2平均風(fēng)速剖面模型確定4.2.1結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型應(yīng)采用指數(shù)律模型、對(duì)數(shù)律模型或Deaves-Harris模型，各模型數(shù)學(xué)表達(dá)式詳見(jiàn)附錄A。4.2.2結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型按照以下步驟確定。a)風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、機(jī)器學(xué)習(xí)方法或其他可靠方法對(duì)原始風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)（Datadraw）進(jìn)行質(zhì)量控制，獲得結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的實(shí)測(cè)風(fēng)速樣本（Data）。b)平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)估計(jì)。以Data為分析對(duì)象，采用最小二乘法分別對(duì)指數(shù)律模型、對(duì)數(shù)律模型和Deaves-Harris模型進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，獲得結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)樣本序列(Θ)。指數(shù)律模型對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)為Θ,對(duì)數(shù)律模型為Θz0，u或Θz0，zd，Deaves-Harris模型為Θz0，u，zG。c)平均風(fēng)速剖面模型優(yōu)選。以Data為基準(zhǔn)，采用判定系數(shù)法（按照附錄B執(zhí)行）對(duì)Θ進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，獲得平均風(fēng)速剖面最優(yōu)模型（Modelbest），作為結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型。4.2.3當(dāng)判定系數(shù)法的結(jié)果相同時(shí)，應(yīng)按照指數(shù)律模型、對(duì)數(shù)律模型、Deaves-Harris模型的順序選擇Modelbest。4.3平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)確定4.3.1結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)應(yīng)按照以下步驟確定。a)結(jié)構(gòu)物不同高度處的設(shè)計(jì)風(fēng)速樣本計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地10m高度處10min時(shí)距RU按照GB50009—2012中的公式（E.3.4）取值，或見(jiàn)《建筑物耐風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范及解說(shuō)（2015）》 中的公式（C2.6且均不考慮地面粗糙度類別的影響。 b)結(jié)構(gòu)物風(fēng)荷載樣本計(jì)算。根據(jù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)（Standardtarget將Uz轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)高度處的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載樣本序列（Fz按照附錄C計(jì)算并計(jì)算出Fz作用在結(jié)構(gòu)物上的總風(fēng)荷載樣本序注：Standard選用GB50009—2012或《建筑物耐風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范及解說(shuō)（2015）》中的任一c)結(jié)構(gòu)物風(fēng)荷載極值分析。對(duì)進(jìn)行極值分析（按照附錄D執(zhí)行獲得結(jié)構(gòu)物R年重現(xiàn)期的風(fēng)荷載極值（wind）。重現(xiàn)期FwindR應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物的重要程度按照Standardtarget的規(guī)定選擇。d)等效平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)確定?；趙ind，根據(jù)Standardtarget反向推導(dǎo)得到目標(biāo)結(jié)構(gòu)物的等效平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)。當(dāng)Modelbest為指數(shù)律模型時(shí)，對(duì)應(yīng)的等效特征參數(shù)為，對(duì)數(shù)律模型時(shí)為z0，u或z0，zd，Deaves-Harris模型時(shí)為z0，u，zG。4.3.2當(dāng)不同荷載類型Fwind對(duì)應(yīng)的存在差異時(shí)，應(yīng)取能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利值荷載的作為結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)。DB35/T2261—202535無(wú)風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)的平均風(fēng)速剖面模型評(píng)估5.1當(dāng)無(wú)實(shí)測(cè)風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的平均風(fēng)速剖面模型應(yīng)采用指數(shù)律模型。5.2平均風(fēng)速剖面指數(shù)律模型特征參數(shù)應(yīng)根據(jù)地面粗糙度類別按照表1確定。表1閩臺(tái)地區(qū)地面粗糙度類別、特征描述及平均風(fēng)速剖面模型特征參數(shù)mm海岸地貌：近海海面和海島、海岸城市地貌：密集建筑群且房屋較高5.3結(jié)構(gòu)物所在工程場(chǎng)地的地面粗糙度類別按照以下原則確定：a)以擬建結(jié)構(gòu)物2km為半徑的迎風(fēng)半圓影響范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物和密集度來(lái)區(qū)分地面粗糙度類別，風(fēng)向原則上應(yīng)以該地區(qū)最大風(fēng)的風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn)，但也可取其主導(dǎo)風(fēng)；b)以半圓影響范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)物的平均高度（h）來(lái)劃分地面粗糙度類別，當(dāng)h≥18m，為D類，9m＜h＜18m，為C類，h≤9m，為B類；c)影響范圍內(nèi)不同高度的面域可按照下述原則確定，即每座結(jié)構(gòu)物向外延伸距離為其高度的面域內(nèi)均為該高度，當(dāng)不同高度的面域相交時(shí)，交叉部分的高度取大者；d)平均高度取各面域面積為權(quán)數(shù)計(jì)算；e)當(dāng)面域信息不易獲得時(shí)，也可以按照以下原則確定，當(dāng)影響范圍內(nèi)至少有50％的結(jié)構(gòu)物高度大于20m，為D類，大于等于10m且小于等于20m，為C類，小于10m，為B類。DB35/T2261—20254（規(guī)范性）平均風(fēng)速剖面模型A.1指數(shù)律模型指數(shù)律模型見(jiàn)公式（A.1）。Uzz…………（A.1）Uzzb式中：Uz——高度z處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；UZ——參考高度zb處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；——平均風(fēng)速剖面冪指數(shù)；z——計(jì)算高度，指計(jì)算點(diǎn)離開地面/水面的垂直高度，單位為米（m）；zb——參考高度，通常取10m，單位為米（m）。A.2對(duì)數(shù)律模型對(duì)數(shù)律模型有兩種等效表達(dá)式，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體情況選用公式（A.2）或公式（A.3）。Uzulnz………（A.2）z0式中：Uz——高度z處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；u0——摩擦速度；——vonKarman常數(shù)，取0.4；z——計(jì)算高度，指計(jì)算點(diǎn)離開地面/水面的垂直高度，單位為米（m）；zb——地面粗糙長(zhǎng)度，單位為米（m）。Uzblnzbzdz0.UzlnzzUzblnzbzdz0.式中： Uz——高度z處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）； UZ——參考高度zb處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；z——計(jì)算高度，指計(jì)算點(diǎn)離開地面/水面的垂直高度，單位為米（m）；zd——零風(fēng)面位移高度，單位為米（m）；z0——地面粗糙長(zhǎng)度，單位為米（m）；zb——參考高度，通常取10m，單位為米（m）；DB35/T2261—20255ln(?)——以常數(shù)e為底數(shù)的自然對(duì)數(shù)，e約等于2.72。A.3Deaves-Harris模型Deaves-Harris模型見(jiàn)公式（A.4）。z0zGzGzGzG.Uzulnz5.75z1.875z21.33z30.25z4……（A4）z0zGzGzGzG.式中：Uz——高度z處的10min平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）；u0——摩擦速度；——vonKarman常數(shù)，取0.4；z——計(jì)算高度，指計(jì)算點(diǎn)離開地面/水面的垂直高度，單位為米（m）；z0——地面粗糙長(zhǎng)度，單位為米（m）；zG——梯度高度，單位為米（m）；ln(?)——以常數(shù)e為底數(shù)的自然對(duì)數(shù)，e約等于2.72。DB35/T2261—20256（規(guī)范性）判定系數(shù)法B.1判定系數(shù)的計(jì)算風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)單個(gè)樣本的判定系數(shù)按照公式（B.1）計(jì)算，風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)總體的平均判定系數(shù)按照公式（B.2）計(jì)算。xii2(xix)2……（B.1）式中：R——風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)第j個(gè)樣本的判定系數(shù)，0≤R≤1；n——不同高度處的風(fēng)速觀測(cè)點(diǎn)的總數(shù)；x——第i個(gè)高度處的實(shí)測(cè)風(fēng)速；i——第i個(gè)高度處的平均風(fēng)速剖面模型預(yù)測(cè)風(fēng)速；x——風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)第j個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)風(fēng)速的平均值，xxin。j1R2RN…………（B.2）j1式中：R2——風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)總體的平均判定系數(shù)，0≤R2≤1；N——風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)樣本總數(shù)；R——風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)第j個(gè)樣本的判定系數(shù)，0≤R≤1。B.2平均風(fēng)速剖面最優(yōu)模型的確定以風(fēng)速觀測(cè)數(shù)據(jù)總體的平均判定系數(shù)R2為判定依據(jù)，R2最大的模型即為最優(yōu)模型。DB35/T2261—20257（規(guī)范性）平均風(fēng)壓與風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值不同高度處的平均風(fēng)壓和結(jié)構(gòu)物單位面積的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值分別按照公式（C.1）和公式（C.2）計(jì)算。wz0.5U…………（C.1）式中：wz——高度z處的平均風(fēng)壓，單位為牛頓每平方米（N/m2——空氣密度，可取1.20kg/m3；Uz——高度z處的平均風(fēng)速，單位為米每秒（m/s）。WCgCpwz…………（C.2）式中：W——高度z處單位面積的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值，單位為牛頓每平方米（N/m2Cg——脈動(dòng)效應(yīng)系數(shù)，即考慮脈動(dòng)風(fēng)時(shí)的動(dòng)力放大因子。按照GB50009—2012中8.4的“風(fēng)振系數(shù)”取值，或見(jiàn)《建筑物耐風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范及解說(shuō)（2015）》中2.7的“陣風(fēng)反應(yīng)因子”計(jì)算；Cp——風(fēng)荷載體型系數(shù)，按照GB50009—2012中8.3取值，或見(jiàn)《建筑物耐風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范及解說(shuō)（2015）》的2.8、2.9；wz——高度z處的平均風(fēng)壓，單位為牛頓每平方米（N/m2）。DB35/T2261—20258極值分析D.1極值樣本獲得本文件采用區(qū)間最大值法（BlockMaximaMethod，簡(jiǎn)稱BMM法）和閾值超越法（PeakOverThreshold，簡(jiǎn)稱POT）對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行取樣。具體步驟如下：a)采用日區(qū)間最大值法對(duì)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行取樣，獲得“一次極值樣本”；b)計(jì)算“一次極值樣本”的均值作為閾值，采用POT法對(duì)“一次極值樣本”進(jìn)行再取樣，獲得后續(xù)極值分析的樣本，即極值樣本。D.2極值分布模型回歸D.2.1推薦采用極值I型分布對(duì)極值樣本進(jìn)行回歸分析。極值I型分布見(jiàn)公式（D.1）。Fxexpexpaxu…………（D.1）式中：F(x)——極值樣本x的分布函數(shù)；exp(?)——以常數(shù)e為底數(shù)的指數(shù)運(yùn)算，e約等于2.72；a——分布的尺度參數(shù)；x——極值樣本；u——分布的位置參數(shù)。D.2.2極值I型分布的參數(shù)估計(jì)采用矩估計(jì)法，計(jì)算公式見(jiàn)公式（D.2）和公式（D.3）。aa……（D.2） 6式中：a——極值I型分布的尺度參數(shù)；σ——極值樣本的標(biāo)準(zhǔn)差。u………（D.3）式中：u——極值I型分布的位置參數(shù)；a——極值I型分布的尺度參數(shù)；μ——極值樣本的均值。D.3極值預(yù)測(cè)重現(xiàn)期為R年的極值按照公式（D.4）確定。DB35/T2261—20259xRulnln……………（D.4）式中：xR