本文授权转载自公众号漫谈结构设计（id:Mstructure)

作者：兰因璧月

作为结构工程师，真没算过龙卷风？这也能算吗？规范从来没见过！没见过就对了，今天让大家见识见识！

本文三节：1，龙卷风的灾害机理；2，龙卷风的分类；3，龙卷风如何计算风荷载？

重点在文末！（看完不点赞的不是好设计师！）

1.龙卷风灾害机理

通过对龙卷风灾破坏形态的剖析造成龙卷风灾害主要有如下原因：

(1)龙卷风强大抽吸荷载与旋转扭曲

龙卷风右侧涡核区存在强大真空值，且负压沿高度递增，在高速旋转过程中必然形成强大吸附作用。根据上海市气象局记录；1956年9月24日，上海浦东、军工路与西挪一带出现龙卷矾，将浦东江边一只自重109内有5人作业的三四层楼高的空储油罐被“拎”到15米高的空中，抛落在120米远的地方。该案例我们可以作如下分析：在龙卷风涡核区负压P=5～6kN／m2是容易实现的，油罐在开阔的江边，又无基础锚固，由于油罐与地面呈曲面接触。底部与大气接触面大，向上受风面积达至22m2，也是容易达到的，因此，油罐由于举力大于22×5=110kN而升起来。同时，龙卷风旋转扭曲作用是由于压强分布的不对称性，即使均匀对称的建筑结构，也会因各迎风面所承受来自龙卷风左右风吸力差异而造成对结构的空间扭转效应。

(2)流动分离和龙卷风竖向压差对悬挑结构、开敞棚架形成上掀力。

龙卷风平移同样面临边界绕流问题，在障碍物后侧附近形成小的涡流分离，因而在悬桃结构、开敞棚架上表面形成更大负压．下表面因风被墙体、棚橡阻挡淤塞形成驻点，造成局部气压回升，同时由于过流断面减小，龙卷风核心的上曳气流加强，上部气压递减幅度增加，进而加大上掀力。每次龙卷风过后树冠茂盛的大树连根拔起，也正基于这一原因。

(3)龙卷风产生屋顶和外墙材料的内外瞬间压降

龙卷风平移风速一般在10m／s以上，当龙卷风快速平移时，门窗紧闭、屋内气压没有降低或来不及降低的条件下，室内外就会产生极大压差，使屋顶和外墙承受极大内压。当龙卷风从屋顶经过时，若屋外气压压差3kpa，即降低3kpa，此时，屋内外很大的气压差，对每平方米的墙或天花板作用3kN的压力，如屋予天花板面积50m2．则作用于屋顶上的力应为150kN左右。这种突然施加的力会立即把屋顶掀掉，象从内部发生爆炸一样，四周墙壁也将承受巨大的压力而爆炸。因此，在很多灾灾害中屋顶掀起，有的只剩房梁，有的屋顶向上鼓曲。特别是下风向外墙，由于屋顶檐口附近涡流分离，真空值加剧，轻则形成大面积V形缺口，重则拉动内墙造成房屋倒塌。

(4)龙卷风的脉动效应对轻柔结构的影响

实际龙卷风强烈的脉动效应和绕流分离，形成龙卷风前进路线成“之刀字摆动的特点，龙卷风的脉动效应和旋转扭曲，对轻柔结构也构成巨大威胁，众多龙卷风灾表明：高压线钢塔架，施工龙门架和一些轻质、高柔的高耸结构倒塌率居首，此外，龙卷风携带空中飞射物造成对后袭建筑结构的撞击。

2，龙卷风分类

2.龙卷风如何计算

作为结构工程师也从来没有算过龙卷风，有人会算吗？还真有，核工业设计师就会计算，而且还有规范EJ 420.89.

计算步骤

直接看有点费劲，说白了，龙卷风三大法宝:风压，压降差，以及随风而起的飞沙走石。

（部分内容摘自：甘文举《低层房屋龙卷风荷载分析及抗风设计研究》）

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