风荷载取值.docx
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风荷载取值
3.1.3风荷载之袁州冬雪创作
建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，详细计算依照《荷载规范》第7章执行.
1、风荷载尺度值计算
垂直于建筑物主体布局概况上的风荷载尺度值WK，依照公式（3.1-2）计算：
βz——高度Z处的风振系数，主要是思索风作用的不规则性，依照《荷载规范》7.4要求取值.多层建筑，建筑物高度＜30m，风振系数近似取１.
（1）风荷载体型系数µS
风荷载体型系数，不单与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般依照《荷载规
表3.1.10建筑物体型系数取值表
μs
建筑物体型示意
圆形平面建筑
正多边形或截角三角形平面建筑
n－多边形的边数
高宽比不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑
①V形、Y形、弧形、双十字形平面建筑；
②L形、槽形和高宽比大于4的十字形平面建筑；
③高宽比大于4、长宽比不大于1.5的矩形、
鼓形平面建筑.
H－建筑物高度
范》7.3要求取值，表3.1.10中列出了常常使用体型建筑物的体型系数.
注1：
当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地停止风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可依照《高层规程》中附录A采取、或由风洞试验确定.
注4：
当多栋或群集的建筑物相互间间隔较近时，宜思索风力相互干扰的群体作用效应.一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考近似条件的试验资料确定，需要时宜通过风洞试验确定.
注3：
檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算部分上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0.
注4：
验算概况围护布局及其毗连的强度时，应依照《荷载规范》7.3.3规定，采取部分风压力体型系数.
（2）风压高度变更系数µz
设置风压高度变更系数，主要是思索建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用.
对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变更系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了常常使用风压高度变更系数的取值要求.
表3.1.11风压高度变更系数
离地面或海平面高度
（m）
地面粗糙度种别
A
B
C
D
5
10
15
20
30
40
50
60
附注：
对位于山区的建筑物，依照本表确定的风压高度变更系数必须思索地形条件的修正，详《荷载规
范》7.2.2.
关于地面粗糙程度的分类：
A类：
远洋海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
B类：
田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
C类：
有密集建筑群的城市市区；
D类：
有密集建筑群和且房屋较高的城市市区.
（3）基本风压值W0
基本风压值W0，单位kN/m2，以当地比较空阔平坦场地上离地10m高、统计所得50年一遇10分钟平均最大风速为尺度确定的风压值，各地的基本风压可依照《荷载规范》附录D
中的全国基本风压分布图查用，主要城镇基本风压取值参考表.
2、基本风压的取值年限
《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇的基本风压尺度值，工程设计中根据建筑物的使用性质与功能要求，一般依照下列方法选用风压尺度值的取值年限：
①姑且性建筑物：
取n=10年一遇的基本风压尺度值；
②一般的工业与平易近用建筑物：
取n=50年一遇的基本风压尺度值；
③特别重要的建筑物、或对风压作用比较敏感的建筑物（建筑物高度大于60m）：
取
表3.1.12浙江省主要城镇基本风压（kN/m2）取值参考表
城镇称号
海拔高度
（m）
基本风压（kN/m2）
n=10年
n=50年
n=100年
杭州市
临安县天目山
平湖县乍浦
慈溪市
嵊泗
嵊泗县嵊山
舟山市
金华市
嵊县
宁波市
象山县石浦
衢洲市
丽水市
龙泉
临海市括苍山
温州市
椒江市洪家
椒江市下大陈
玉环县坎门
瑞安市北麂
附注：
表中未列城镇的基本风压依照《荷载规范》附录D中的全国基本风压分布图查用.
n=100年一遇的基本风压尺度值；在没有100年一遇基本风压尺度值的地区，可近似将50年一遇的基本风压值尺度值乘以1.1（经历系数）以后采取.
3、关于风荷载作用的方向问题
建筑物受到的风荷载作用来自各个方向，风荷载的主要作用方向与建筑物所在地的风玫瑰图方向一致（全国主要城市风玫瑰图，可以查相应的建筑设计资料）.工程设计中，一般依照风荷载作用的最大值，来计算建筑物受到的风荷载作用效应.
对于抗侧力构件相互垂直安插的建筑物：
一般依照两个相互垂直的主轴方向来思索风荷载的作用效应，详图3.1.3a所示.
图3.1.3a抗侧力构件垂直安插示意图图3.1.3b抗侧力构件多向安插示意图
对于抗侧力构件多向安插的建筑物：
一般依照抗侧力构件安插方向，沿着相互垂直的主轴方向次依思索风荷载的作用效应，详图3.1.3b所示.
注意：
同一方向，左风荷载作用效应和右风荷载作用效应要分别停止计算.
4、风洞试验
《高层规程》3.2.8明白，对于特别重要的建筑物、特别不规则的建筑物，风荷载尺度值计算公式（3.1-2）中的相关计算参数有需要通过风洞试验来确定，以便较切确地计算建筑物受到的风荷载作用效应，确保建筑布局的抗风才能.
一般建筑物高度大于200m、或建筑物高度大于150m但存在下列情况之一时，宜采取风洞试验来确定建筑物的风荷载作用参数.
①平面形状不规则，立面形状复杂；
②立面开洞或连体建筑；
③规范或规程中没有给出体型系数的建筑物；
④周围地形或环境较复杂.
风洞试验通常由有试验才能和试验资质的高等院校、科研院所完成，依照一定比例制作的建筑物模子置于人工摹拟的风环境中，模子上分歧部位埋设一定数量的电子测压孔，通过压力传感器输出电流信号、通过数据收集仪自动扫描记录并转为相关的数字信号，再颠末一系列的计算机数据处理、摹拟分析，可以得到建筑物受到的平均风压力和动摇风压力值，供设计采取.
多层建筑物，房屋高度小，风荷载作用影响较小，一般不做风洞试验.
5、梯度风
基本风压与风速有关，一般风速由地面为零沿高度方向依照曲线逐渐增大，直至间隔地面某一高度处达到最大值，上层风速度受地面影响较小，风速较为稳定.
分歧的地概况粗糙度使风速沿高度增加的梯度（速率）分歧，详图3.1.4所示，风速变更的这种规律，称为梯度风.
图3.1.4风速随高度变更示意图
6、特殊情况下基本风压的取值
①当重现期为任意年限R时，相应风压值可依照公式（3.1-2a）停止近似计算：
式中：
XR——重现期为R年的风压值（kN／m2）；
X10——重现期为10年的风压值（kN／m2）；
X100——重现期为100年的风压值（kN／m2）.
②当城市或建设地点的基本风压值在“全国基本风压分布图”上没有给出时，可根据附近地区规定的基本风压或长期观测资料，通过气象或地形条件的对比分析确定.
在分析当地的年最大风速时，往往会遇到其实测风速的条件不符合基本风压规定的尺度条件，因而必须将实测的风速资料换算为尺度条件的风速资料，然后再停止分析.
情形一：
当实测风速的位置不是l0m高度时，尺度条件风速的换算
原则上应由气象台站根据分歧高度风速的对比观测资料，并思索风速大小的影响，给出非尺度高度风速的换算系数，以确定尺度条件高度的风速资料.当缺乏相应的观测资料时，可近似依照公式（3.1-2b）停止换算：
式中：
ν——尺度条件下l0m高度处、时距为10分钟的平均风速值（m／s）；
νz——非尺度条件下z高度（m）处、时距为10分钟的平均风速值（m／s）；
α——实测风速高度换算系数，可根据设计手册，近似按表3.1.13取值.
表3.1.13实测风速高度换算系数参考表
实际风速高度（m）
4
6
8
10
12
14
16
18
20
α
1
情形二：
当最大风速资料不是时距10分钟的平均风速时，尺度条件风速的换算
虽然世界上很多国家采取基本风压尺度值中的风速基本数据为10分钟时距的平均风速，但也有一些国家不是这样.因此对某些国外工程需要依照我国规范设计时，或国内工程需要与国外某些设计资料停止对比时，会遇到非尺度时距最大风速的换算问题.
实际上时距10分钟的平均风速与其它非尺度时距的平均风速的比值是不确定的，表3.1.14给出了非尺度时距平均风速与时距10分钟平均风速的换算系数，需要时可依照公式（3.1-2c）做近似换算：
式中：
ν——时距为10分钟的平均风速值（m／s）；
νt——时距为t分钟的平均风速值（m／s）；
β——换算系数，可根据设计手册，近似按表3.1.14取用.
表3.1.14分歧时距与10分钟时距风速换算系数参考表
实际风
速时距
1
小时
10
分钟
5
分钟
2
分钟
1
分钟
分钟
20
秒钟
10
秒钟
5
秒钟
瞬时
β
1
情形三：
当已知风速重现期为T年时，尺度条件风压的换算
当已知10分钟时距平均风速最大值的重现期为T年时，其基本风压与重现期为50年的基本风压的关系，可依照公式（3.1-2d）停止简单换算：
式中：
W0——重现期为50年的基本风压值（kN／m2）；
W——重现期为T年的基本风压值（kN／m2）；
γ——换算系数，可根据设计手册，近似按表3.1.15取用.
表3.1.15分歧重现期与重现期为50年的基本风压的换算系数参考表
重现期为T年
5年
10年
15年
20年
30年
50年
100年
γ
③山区的基本风压
山区的基本风压应通过调查后确定，如无实际资料，可依照当地临近空阔平坦地面的基本风压值，乘以一放大系数后采取.
2.
7、围护布局的风荷载计算
计算围护布局上作用的风荷载值，必须思索阵风的影响，依照公式（3.1-2e）停止：
WK——风荷载尺度值，单位kN/m2；
W0——基本风压值，单位kN/m2，取值要求同前；
βgz——高度Z处的阵风系数，依照《荷载规范》7.5要求取值；
µS——风荷载体型系数，依照《荷载规范》7.3.3要求取值.对于檐沟、雨蓬、遮阳板等突出构件，风力作用垂直向上，风荷载体型系数为2；
µz——风压高度变更系数，取值要求同前.
8、玻璃幕墙的风荷载计算
玻璃幕墙作为围护布局的一种表示形式，在平易近用建筑中应用较多，其抗风设计必须知足围护布局风荷载尺度值的计算要求.
由于玻璃幕墙单块受荷面积较小，根据《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102-96）规定，垂直于玻璃幕墙概况上的风荷载尺度值，可近似依照公式（3.1-2f）计算：
公式中有关高度变更系数µz、基本风压W0的计算取值要求同前，对于体型系数µS的取值要求如下：
竖直幕墙外概况依照±1.5取用；斜玻璃幕墙可根据实际情况依照《荷载规范》要求取用；当建筑物停止了风洞试验时，直接根据风洞试验成果确定.
任何情况下，设计玻璃幕墙用风荷载尺度值Wk2.
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