风荷载具有时空可变性,根据欧洲规范 EN 1990,风荷载被归类为作用可变的。 在规范的 4.1.2 中 Paragraph(7) 中定义了用于可变作用的标准值 Qk ,作为给定周期内超出概率的上限值。 具体来说,考虑一年基准期的极值分布的 98% 超限百分位数。
因此,要计算风荷载的极值,需要对风压、风荷载,或者它们的影响进行统计分析。 需要注意的是,风荷载不服从高斯分布,风荷载的作用与风速也不是线性相关的。 在标准的工程实践中,设计基于规范的规范,这些规范定义了阵风速度以及相关的压力或力系数。 与以前基于平均值的方法不同,现在这些系数包含了风荷载的极值统计信息。 在计算荷载时完全使用极值会导致风荷载的同时性出现问题(相关效应)。 其他的方法,特别是在桥梁工程中,使用平均值和具有不同安全系数的可变分量来描述风荷载。
在风荷载中,将极值统计数据直接转换为不同的结果,例如风压力、风吸力或截面力通常是不可行的。 理想情况下,该方法适用于每一个荷载组合。 但是,规范要求仅限于证明所有联合作用的作用设计值Ed小于构件或结构的承载力设计值Rd的情况:
此外,现代 CFD 模拟和实验性风洞试验对于更准确地模拟复杂的风荷载情况,以及分析风与结构之间的相互作用,变得越来越重要。 因此,对数值研究的需求进行精确的分类对于满足不同的精度要求以及将派生的特定程序有效地应用于不同的研究对象和目标至关重要。