DB35/T 2261-2025 海峡两岸共通 闽台地区平均风速剖面模型评估方法

　　福建省地方标准

　　DB35/T 2261—2025

　　海峡两岸共通闽台地区平均风速剖面

　　模型评估方法

　　Cross-strait integrated development—Evaluation method for mean wind speed profile

　　model in Fujian-Taiwan region

　　2025 - 06 - 10 发布2025 - 09 - 10 实施

　　福建省市场监督管理局 发布

　　DB35/T 2261—2025

　　I

　　目次

　　前言.................................................................................. II

　　1 范围................................................................................ 1

　　2 规范性引用文件...................................................................... 1

　　3 术语和定义.......................................................................... 1

　　4 有风速观测数据的平均风速剖面模型评估................................................ 1

　　5 无风速观测数据的平均风速剖面模型评估................................................ 3

　　附录A(规范性) 平均风速剖面模型......................................................4

　　附录B(规范性) 判定系数法............................................................6

　　附录C(规范性) 平均风压与风荷载设计值................................................7

　　附录D(规范性) 极值分析..............................................................8

　　参考文献.............................................................................. 10

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　　II

　　前言

　　本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

　　起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由福建省气象标准化技术委员会(SAFJ/TC 17)提出并归口。

　　本文件起草单位：福建省平潭综合实验区气象局、福州大学、厦门大学、同济大学、福建省土木建

　　筑学会、南京信息工程大学、福建理工大学。

　　本文件主要起草人：董锐、齐心、梁斯宇、方根深、李狄钦、黄明慧、何捷、翁祥颖、洪伟、林彦

　　婷、王琳凯。

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　　1

　　海峡两岸共通闽台地区平均风速剖面模型评估方法

　　1 范围

　　本文件规定了闽台地区平均风速剖面模型及特征参数的确定方法。

　　本文件适用于闽台地区建筑高度300 m(含)以内的各类地上结构物风荷载计算时平均风速剖面的

　　确定。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

　　仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本

　　文件。

　　GB 50009—2012 建筑结构荷载规范

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　平均风速剖面mean wind speed profile

　　大气边界层中平均风速随高度变化而形成的剖面。

　　[来源：JGJ/T 338—2014，2.1.9]

　　3.2

　　平均风速剖面模型mean wind speed profile model

　　描述大气边界层中平均风速随高度变化规律的数学表达式。

　　3.3

　　地面粗糙度terrain roughness

　　风在到达结构物以前吹越过2 km范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状况的等级。

　　[来源：GB 50009—2012，2.1.23]

　　3.4

　　梯度高度gradient height

　　平均风速不再受地面粗糙度影响的高度。

　　4 有风速观测数据的平均风速剖面模型评估

　　4.1 风速观测数据要求

　　4.1.1 风速观测数据应有同一时刻地面/水面10 m(含)以上不少于3 个高度处的平均风速，且相邻

　　观测点之间的高差不应小于10 m。

　　4.1.2 平均风速的计算时距应为10 min，且观测数据不应少于1年。对于其他时距的风速观测数据，

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　　2

　　应首先转换为10 min 时距后，才能使用本文件中的方法。

　　4.1.3 风速观测数据应有代表性，能够反应结构物所在工程场地的风气候特征。当结构物所在工程场

　　地存在多种风气候类型时，应对不同风气候类型下的风速观测数据进行分析。

　　注：影响闽台地区的风气候类型主要包括台风和季风。

　　4.2 平均风速剖面模型确定

　　4.2.1 结构物所在工程场地的平均风速剖面模型应采用指数律模型、对数律模型或Deaves-Harris 模

　　型，各模型数学表达式详见附录A。

　　4.2.2 结构物所在工程场地的平均风速剖面模型按照以下步骤确定。

　　a) 风速观测数据质量控制。采用统计学方法、机器学习方法或其他可靠方法对原始风速观测数据

　　( draw Data )进行质量控制，获得结构物所在工程场地的实测风速样本( Data )。

　　b) 平均风速剖面模型特征参数估计。以Data 为分析对象，采用最小二乘法分别对指数律模型、

　　对数律模型和Deaves-Harris 模型进行参数估计，获得结构物所在工程场地的平均风速剖面模

　　型特征参数样本序列(Θ)。指数律模型对应的特征参数为Θ  ，对数律模型为  0 0

　　Θ z ，u

　　或  0， d Θ z z ，Deaves-Harris模型为  0 0

　　， ， G Θ z u z 。

　　c) 平均风速剖面模型优选。以Data 为基准，采用判定系数法(按照附录B 执行)对Θ 进行拟合

　　优度检验，获得平均风速剖面最优模型(Modelbest)，作为结构物所在工程场地的平均风速剖

　　面模型。

　　4.2.3 当判定系数法的结果相同时，应按照指数律模型、对数律模型、Deaves-Harris 模型的顺序选

　　择Modelbest。

　　4.3 平均风速剖面模型特征参数确定

　　4.3.1 结构物所在工程场地的平均风速剖面模型特征参数应按照以下步骤确定。

　　a) 结构物不同高度处的设计风速样本计算。根据结构物所在工程场地10 m 高度处10 min 时距R

　　年重现期的参考风速( R

　　U10)、Modelbest和Θ，计算结构物不同高度处的设计风速样本序列(Uz )。

　　R

　　U10按照GB 50009—2012中的公式(E.3.4)取值，或见《建筑物耐风设计规范及解说(2015)》

　　中的公式(C2.6)，且均不考虑地面粗糙度类别的影响。

　　b) 结构物风荷载样本计算。根据结构风荷载标准(Standardtarget)，将Uz 转换为对应高度处的设

　　计风荷载样本序列( Fz )(按照附录C 计算)，并计算出Fz 作用在结构物上的总风荷载样本序

　　列( wind F )。

　　注：Standardtarge选用GB 50009—2012或《建筑物耐风设计规范及解说(2015)》中的任一; wind F 选用基底剪

　　力、基底弯矩或其他关心荷载类型中的任一。

　　c) 结构物风荷载极值分析。对进行极值分析(按照附录D 执行)，获得结构物R 年重现期的风荷

　　载极值( wind

　　ˆF

　　)。重现期wind F R 应根据结构物的重要程度按照Standardtarget的规定选择。

　　d) 等效平均风速剖面模型特征参数确定。基于wind

　　ˆF

　　，根据Standardtarget反向推导得到目标结构物

　　的等效平均风速剖面模型特征参数( )。当Modelbest 为指数律模型时，对应的等效特征参数

　　为  ，对数律模型时为  0 0  z ，u 或  0  ， d z z ，Deaves-Harris 模型时为  0 0  ， ， G z u z 。

　　4.3.2 当不同荷载类型wind F 对应的 存在差异时，应取能使结构产生最不利值荷载的 作为结构物所

　　在工程场地的平均风速剖面模型特征参数。

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　　3

　　5 无风速观测数据的平均风速剖面模型评估

　　5.1 当无实测风速观测数据时，结构物所在工程场地的平均风速剖面模型应采用指数律模型。

　　5.2 平均风速剖面指数律模型特征参数应根据地面粗糙度类别按照表1 确定。

　　表1 闽台地区地面粗糙度类别、特征描述及平均风速剖面模型特征参数

　　地面粗糙度类别风剖面指数

　　梯度高度

　　m

　　截断高度

　　m

　　特征描述

　　福建

　　台湾

　　地区

　　福建

　　台湾

　　地区

　　福建

　　台湾

　　地区

　　福建

　　台湾

　　地区

　　A类地况C 0.12 0.15 300 300 5.0 4.5

　　海岸地貌：近海海面和海岛、海岸

　　以及湖岸地区

　　B类地况C 0.15 0.15 350 300 10.0 4.5

　　平坦开阔地貌：田野、乡村、丛林、

　　丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇

　　C类地况B 0.22 0.25 450 400 15.0 9.0 城镇地貌：密集建筑群的城市市区

　　D类地况A 0.30 0.32 550 500 30.0 18.0

　　城市地貌：密集建筑群且房屋较高

　　的城市市区

　　5.3 结构物所在工程场地的地面粗糙度类别按照以下原则确定：

　　a) 以拟建结构物2 km 为半径的迎风半圆影响范围内的结构物和密集度来区分地面粗糙度类别，

　　风向原则上应以该地区最大风的风向为准，但也可取其主导风;

　　b) 以半圆影响范围内结构物的平均高度( h )来划分地面粗糙度类别，当h ≥18 m，为D 类，9 m

　　< h <18 m，为C 类， h ≤9 m，为B 类;

　　c) 影响范围内不同高度的面域可按照下述原则确定，即每座结构物向外延伸距离为其高度的面

　　域内均为该高度，当不同高度的面域相交时，交叉部分的高度取大者;

　　d) 平均高度取各面域面积为权数计算;

　　e) 当面域信息不易获得时，也可以按照以下原则确定，当影响范围内至少有50%的结构物高度

　　大于20 m，为D 类，大于等于10 m 且小于等于20 m，为C 类，小于10 m，为B 类。

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　　4

　　附录A

　　(规范性)

　　平均风速剖面模型

　　A.1 指数律模型

　　指数律模型见公式(A.1)。

　　    

　　  

　　zb  b 

　　U z z

　　U z

　　…………………………………………(A.1)

　　式中：

　　U  z ——高度z 处的10 min平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　U Zb ——参考高度b z 处的10 min 平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　 ——平均风速剖面幂指数;

　　z ——计算高度，指计算点离开地面/水面的垂直高度，单位为米(m);

　　b z ——参考高度，通常取10 m，单位为米(m)。

　　A.2 对数律模型

　　对数律模型有两种等效表达式，实际应用中可根据具体情况选用公式(A.2)或公式(A.3)。

　　  0

　　0

　　ln

　　

　　  

　　  

　　 

　　u z U z

　　z

　　………………………………………(A.2)

　　式中：

　　U  z ——高度z 处的10 min平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　0

　　u ——摩擦速度;

　　 ——von Karman常数，取0.4;

　　z ——计算高度，指计算点离开地面/水面的垂直高度，单位为米(m);

　　b z ——地面粗糙长度，单位为米(m)。

　　   

　　 

　　0

　　0

　　ln

　　ln

　　   

　　b   

　　d

　　z b d

　　U z z z z

　　U z z z

　　………………………………(A.3)

　　式中：

　　U  z ——高度z 处的10 min平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　U Zb ——参考高度b z 处的10 min 平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　z ——计算高度，指计算点离开地面/水面的垂直高度，单位为米(m);

　　d z ——零风面位移高度，单位为米(m);

　　0 z ——地面粗糙长度，单位为米(m);

　　b z ——参考高度，通常取10 m，单位为米(m);

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　　5

　　ln(•)——以常数e 为底数的自然对数，e 约等于2.72。

　　A.3 Deaves-Harris 模型

　　Deaves-Harris模型见公式(A.4)。

　　  ln . . . .

　　G G G G

　　u U z z z z z z

　　 z z z z z

　　            

　　               

　　           

　　2 3 4

　　0

　　0

　　5 75 1 875 1 33 0 25 ……………………(A.4)

　　式中：

　　U  z ——高度z 处的10 min平均风速，单位为米每秒(m/s);

　　0

　　u ——摩擦速度;

　　 ——von Karman常数，取0.4;

　　z ——计算高度，指计算点离开地面/水面的垂直高度，单位为米(m);

　　0 z ——地面粗糙长度，单位为米(m);

　　G z ——梯度高度，单位为米(m);

　　ln(•)——以常数e 为底数的自然对数，e 约等于2.72。

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　　附录B

　　(规范性)

　　判定系数法

　　B.1 判定系数的计算

　　风速观测数据单个样本的判定系数按照公式(B.1)计算，风速观测数据总体的平均判定系数按照

　　公式(B.2)计算。

　　 ˆ  ( )

　　n n

　　j i i i

　　i i

　　R x x x x

　　 

　　      2 2 2

　　1 1

　　1 ……………………(B.1)

　　式中：

　　2

　　j R ——风速观测数据第j 个样本的判定系数，0≤ 2

　　j R ≤1;

　　n ——不同高度处的风速观测点的总数;

　　x ——第i个高度处的实测风速;

　　ˆi x ——第i 个高度处的平均风速剖面模型预测风速;

　　x ——风速观测数据第j个样本对应的实测风速的平均值，

　　1

　　n

　　i

　　i

　　x x n 。

　　N

　　j

　　j

　　R R N

　　

　　  2 2

　　1

　　…………………………………………(B.2)

　　式中：

　　R2 ——风速观测数据总体的平均判定系数，0≤ R2 ≤1;

　　N ——风速观测数据样本总数;

　　2

　　j R ——风速观测数据第j 个样本的判定系数，0≤ 2

　　j R ≤1。

　　B.2 平均风速剖面最优模型的确定

　　以风速观测数据总体的平均判定系数R2 为判定依据， R2 最大的模型即为最优模型。

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　　附录C

　　(规范性)

　　平均风压与风荷载设计值

　　不同高度处的平均风压和结构物单位面积的风荷载设计值分别按照公式(C.1)和公式(C.2)计算。

　　 .  2 wz 0 5 U z…………………………………………(C.1)

　　式中：

　　z w ——高度z处的平均风压，单位为牛顿每平方米(N/m2);

　　 ——空气密度，可取1.20 kg/m3;

　　U z ——高度z处的平均风速，单位为米每秒(m/s)。

　　 W CgCpwz …………………………………………(C.2)

　　式中：

　　W——高度z处单位面积的风荷载设计值，单位为牛顿每平方米(N/m2);

　　Cg——脉动效应系数，即考虑脉动风时的动力放大因子。按照GB 50009—2012中8.4的“风振系数”

　　取值，或见《建筑物耐风设计规范及解说(2015)》中2.7的“阵风反应因子”计算;

　　Cp——风荷载体型系数，按照GB 50009—2012中8.3取值，或见《建筑物耐风设计规范及解说

　　(2015)》的2.8、2.9;

　　wz——高度z处的平均风压，单位为牛顿每平方米(N/m2)。

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　　附录D

　　(规范性)

　　极值分析

　　D.1 极值样本获得

　　本文件采用区间最大值法(Block Maxima Method，简称BMM法)和阈值超越法(Peak Over Threshold，

　　简称POT)对数据样本进行取样。具体步骤如下：

　　a) 采用日区间最大值法对数据样本进行取样，获得“一次极值样本”;

　　b) 计算“一次极值样本”的均值作为阈值，采用POT 法对“一次极值样本”进行再取样，获得

　　后续极值分析的样本，即极值样本。

　　D.2 极值分布模型回归

　　D.2.1 推荐采用极值I型分布对极值样本进行回归分析。极值I型分布见公式(D.1)。

　　F x  expexp a x u …………………………(D.1)

　　式中：

　　F(x) ——极值样本x的分布函数;

　　exp(•)——以常数e为底数的指数运算，e约等于2.72;

　　a ——分布的尺度参数;

　　x ——极值样本;

　　u ——分布的位置参数。

　　D.2.2 极值I型分布的参数估计采用矩估计法，计算公式见公式(D.2)和公式(D.3)。

　　1.28255

　　6

　　

　　 

　　a   ……………………………………(D.2)

　　式中：

　　a ——极值I型分布的尺度参数;

　　σ ——极值样本的标准差。

　　u .

　　a

　　   0 5772

　　………………………………………(D.3)

　　式中：

　　u ——极值I型分布的位置参数;

　　a ——极值I型分布的尺度参数;

　　μ ——极值样本的均值。

　　D.3 极值预测

　　重现期为R年的极值按照公式(D.4)确定。

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　　9

　　1 ln ln

　　1

　　

　　

　　            R

　　x u R

　　a R ……………………………(D.4)

　　式中：

　　R x ——R年重现期的极值预测值;

　　u ——极值I型分布的位置参数;

　　a ——极值I型分布的尺度参数;

　　σ ——极值样本的标准差;

　　ln(•)——以常数e为底数的自然对数，e约等于2.72;

　　λ ——单位时间(年)内的样本数量。

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　　10

　　参考文献

　　[1] GB 55001—2021 工程结构通用规范

　　[2] JGJ/T 338—2014 建筑工程风洞试验方法标准

　　[3] JTG/T 3360-01—2018 公路桥梁抗风设计规范

　　[4] ISO 4354:2009(E) Wind action on structures

　　[5] ASCE/SEI 7-16 Minimum design loads and associated criteria for buildings and other

　　structures

　　[6] AS/NZS 1170.2:2011 Structural design actions – Part 2：Wind actions

　　[7] EN 1991-1-4:2005 Eurocode 1：Actions on structures - Part 1-4：General actions -

　　Wind actions

　　[8] NRC2015 National building code of Canada 2015

　　[9] AIJ-RLB:2015 AIJ Recommendations for loads on buildings(2015)

　　[10] 詹氏书局编辑部.建筑物耐风设计规范及解说(2015)[M].台北：詹氏书局，2017.