Обозначения и единицы измерения количественных параметров и функций, применяемых при определении основного коэффициента внешних ветровых нагрузок, использованные в настоящем стандарте, приведены в таблице 1.
Таблица 1
| Термин | Обозначение, единица измерения | Определение | Примечание |
| Координата по высоте | z, м | Расстояние по вертикали от поверхности земли | Отсчитывают от уровня основания сооружения, 0 |
| Атмосферное давление | , Па | Параметры атмосферы | Определяют по ГОСТ 4401 для уровня на поверхности земли |
| Плотность воздуха | , кг/м | ||
| Динамический коэффициент вязкости | , Па·с | ||
| Скорость нормативного ветра | U, м/с | Стационарная составляющая скорости горизонтального перемещения воздушных масс в ППС на высоте z | Возрастает с увеличением высоты z по степенному закону |
| Скоростной напор (ветровое давление) | q, Па | 
| - |
| Азимут ветра | , град | Угол, определяющий направление ветра в горизонтальной плоскости по отношению к сооружению | Может характеризоваться провязкой к направлению частей света (север, юг и т.д.) |
| Нормативное значение ветрового давления | w, Па | Характерный уровень скоростного напора ветра | Назначают в зависимости от ветрового района по таблице 2 независимо от типа местности |
| Характерная скорость нормативного ветра | U, м/с | 
| Соответствует скоростному напору ветра q = w |
| Линейный масштаб | z, м | Параметр нормативного ветра: высота  , на которой 
| - |
| Показатель степени в формуле нормативного ветра | , безразм. | Параметр степенного закона, определяющего изменение скоростного напора нормативного ветра по высоте z | Зависит от типа местности, назначают по таблице 4 |
| Избыточное давление | , Па | 
| - |
| Ветровая нагрузка | w, Па | Стационарная составляющая избыточного давления на ограждающих конструкциях ( )
| Определяют для нормативного ветра |
| Аэродинамический коэффициент | с, безразм. | Сомножитель в выражениях (3), (4) для определения w | Принимают по приложению "Д" в СП 20.13330.2011 |
| Базовый (основной) аэродинамический коэффициент | С, безразм. |  , где z - линейный масштаб нормативного ветра (см. выше)
| Определяют для нормативного ветра методами аэрофизического и/или компьютерного моделирования |
| Высота здания | h, м | Высота проектируемого сооружения | - |
| Коэффициент высоты | Н, безразм. | 
| Критерии подобия |
| Число Рейнольдса | Re, безразм. | 
| |
| Коэффициент геометрического подобия | N, безразм. | Масштаб макета | |
| Высота уменьшенного макета здания | h, М | 
| Используется при аэрофизическом/компьютерном моделировании |
| " h -фактор" | h, безразм. | 
| Характеризует достигнутую при аэрофизическом моделировании неравномерность воздушного потока по сравнению с нормативным значением по таблице 6 |
|
|
4 Общие положения
Нормативный ветер
4.1.1 ППС - характерное для данной местности горизонтальное перемещение воздушных масс в слое атмосферы толщиной до 500 м от поверхности земли.
4.1.2 Структура (профиль) ППС характеризуется законом изменения среднего скоростного напора q (z) и параметров естественной турбулентности (пульсаций скорости и воздушных порывов) по вертикальной координате (0).
4.1.3 Местность, над которой формируется ППС, различают по климатическим районам и типам шероховатости поверхности. В СП 20.13330.2011 дана классификация территорий Российской Федерации по разновидностям ветровых районов и типам шероховатости местности, влияющим на профиль ППС.
|
|
4.1.4 Нормативную ветровую нагрузку на ограждающие конструкции зданий и сооружений (далее - объект) определяют для заданного характерного (эталонного) профиля ППС, не возмущенного самим объектом. Схематизированный профиль ППС, задаваемый для определения нормативной ветровой нагрузки, называют нормативным ветром. При определении параметров нормативного ветра учитывают разновидность ветровых районов и типов шероховатости местности.
4.1.5 Нормативный ветер характеризуется заданным законом увеличения среднего скоростного напора q (z) с высотой над уровнем земли в месте расположения объекта строительства. В настоящем стандарте принят степенной закон, соответствующий заданному в СП 20.13330.2011 изменению нормативного ветрового давления по высоте z (см. 4.2).
Примечание - В мировой практике получили распространение два варианта закона увеличения среднего скоростного напора q (z) по мере увеличения высоты над поверхностью земли: степенной и логарифмический. Однако соответствующие отличия не принципиальны.
Математическая модель
4.2.1 Нормативный ветер - однонаправленное горизонтальное перемещение воздуха с трехпараметрическим степенным законом изменения среднего скоростного напора
, (1)
по толщине ППС 0500 м. Градиенты атмосферного давления и плотности атмосферного воздуха не учитываются.
Соответствующее формуле (1) распределение средней скорости ветра U по высоте z над уровнем земли определяется уравнениями
|
|
, . (2)
Здесь параметр w определяется разновидностью ветрового района, а параметры z и - типом шероховатости местности независимо от ветрового района.
4.2.2 Величина z в формуле (1) имеет размерность длины и может трактоваться как линейный масштаб нормативного ветра. Физический смысл параметра z состоит в том, что он определяет высоту над уровнем земли, на которой скоростной напор в нормативном ветре равен нормативному ветровому давлению w для данного ветрового района. Наличие характерного линейного масштаба z в нормативном ветре дает возможность конкретизировать понятие высокое здание как объект, высота h которого превышает линейный масштаб нормативного ветра z. Отношение , где Н - коэффициент высоты, является одним из основных критериев аэродинамического подобия при моделировании ветровых воздействий на высотные здания.
Примечание - В отличие от общего названия "высотное здание" термин "высокое здание" имеет строго определенный (в настоящем разделе) математический смысл.