风荷载习题.docx
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风荷载习题
1、求单层厂房的风荷载
条件：
某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m，基本风压
2，室外地坪标高为－0．150。
w0＝0．55kN／m
要求：
求作用于排架上的风荷载设计值。
答案：
风荷载体型系数如图2．1．8所示。
风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B类地面粗糙度确定。
柱顶处（标高11．4m处）μz＝1+（1．14－1）×[（11．4+0.5－10）／（15－10）]＝1．044
屋顶（标高12.5m处）1.075
z
（标高13.0m处）z1.089
（标高15.55m处）1.14（1.241.14）[（15.550.1515）/（2015）]1.151
z
（标高15.8m处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零）
垂直作用在纵墙上的风荷载标准值：
迎风面：
2
wwkNm
1ks1z00.81.0440.550.459/
背风面：
2
w2ks2zw00.51.0440.550.287kN/m
排架边柱上作用的均布风荷载设计值：
迎风面：
2
q1rQw1kB1.40.45963.85kN/m
1
背风面：
2
q2rQw2kB1.40.28762.41kN/m
作用在柱顶的集中风荷载的设计值：
Fr（h）wB1.4[（0.80.5）1.0751.10（0.20.6）1.0890.5
wQsizii0
（0.60.6）1.1512.55]0.55624.3kN
2、求双坡屋面的风压
条件：
地处B类地面粗糙程度的某建筑物，长10m，横剖面如图2．1．10a，两端为山墙，
2。
w0＝0．35kN／m
要求：
确定各墙（屋）面所受水平方向风力。
答案：
1、已知
2
w00.35kN/m
100
tan（3/12）1，4相.应0屋4面的150.6
s。
L100m
2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。
2
3、七层楼房的风荷载计算
条件：
某七层框架结构如图所示，基本风压为
2
0.7kN/m，地面粗糙度为A类。
要求：
在图示风向作用下，房屋横向各楼层的风力标准值。
答案：
（1）房屋高度28m30m，高宽比H/B28/14.11.991.5，根据规范7.4.1的规定
可不考虑顺风向风振的影响，取1.0
z。
（2）查规范表7.3.1得体型系数s0.80.51.3。
（3）查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数
z，具体数值见下表。
（4）应用《荷载规范》式7.1.1-1求风荷载标准值
w,计算结果见表。
k
Ww（hh）B
0
kzszij
1
2
3
（5）各楼层风力FiAiwkLhiwk50.15hiwk，计算结果见表。
各层楼受风面积
A＝房长相邻楼层的平均高度＝Lhi
i
楼层编号z（m）高度变化系数
风荷载标准值
平均层高
h
i
风力标准值
z
W（
k
2
kN/m）
（m）
F（kN）
i
15.51.191.0835.0271.6
2101.381.2564.05255.1
313.61.481.3473.6243.2
417.21.571.4293.6257.9
520.81.641.4923.6269.4
624.41.701.5743.6279.3
7281.771.6111.8145.4
4、10层楼房的风荷载
条件：
某10层现浇钢筋混凝土结构框架－剪力墙办公楼，平面及剖面如图2．1．16所示。
当地基本风压为0.7kN／m
2，地面粗糙度为A类。
要求：
建筑物各楼层的风力标准值。
答案：
2（>0．3kN／m2）。
（1）基本风压：
w0＝0．7kN／m
（2）风压高度变化系数：
z由《高规》表3.2.3查得，结果见表2.1.4。
（3）房屋横向自振周期T10.06n0.06100.6s0.25s（按高规确定）
4
22
H39.3
33
T0.250.53100.250.53100.585s
133
B14.65
（按荷规确定）
要考虑顺风向风振，风振系数z计算如下：
①由
2222
w0T10.70.60.252kNs/m，按《高规》表3.2.6-1查得1.32。
②脉动影响系数：
H/B39.3/50.150.78，由《高规》表3.2.6-2查得0.455。
③振型系数z：
按《高规》3.2.6条近似采用计算点距室外地面的高度z与H的比值，
振型系数z与风振系数z的计算结果见表2.1.3。
（4）风荷载体型系数s：
按《高规》3.2.5条第5项由附录A公式计算如下：
ss1s2
H39.3
0.80.480.030.80.480.031.30
L49.6
（5）各楼层风载计算：
各楼层受风面积A＝相邻两楼层平均层高房屋长度；
各楼层风力
FAw，计算结果见表2.1.4。
iwwiswi0
5
5、楼房的风荷载计算
已知：
在某大城市中心有一钢筋混凝土框架——核心筒结构的大楼（图3.10），外形和
质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。
房屋总高H=120m，40层，房屋的平面
LB=40m30m，该市100年一遇的风压为0.6kN/m
2。
试求：
计算该楼迎风面顶点（H=120m）处的风荷载标准值。
答案：
1、确定基本风压：
2
wkNm。
00.6/
2、确定风振系数
z和风压高度变化系数z
自振周期
T10.07n0.07402.8s，由
2222
w0T10.62.84.7kNs/m及地面粗糙
度类别D类，查《高规》表3.2.6-1得1.491；求脉动影响系数
查《高规》表3.2.6-2，且利用插值法得0.49；
6
查《高规》或查《荷规》，根据H120m，D类地面，得z1.406。
求振型系数
z
z
大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀，为简起见，1
。
z
H
z
1.4910.491
z
111.52
1.406
z
3、求风荷载体型系数s
s
120
0.9（0.480.03）1.37
40
4、作用于屋顶处的风荷载标准值wk
2
ww01.521.371.4060.61.757kN/m
kzsz
6、计算风荷载引起的内力值
条件：
某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1～3层层高为4m，其他各层
层高3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为30m×40m，地下室筏板
基础底面埋深为12m，如图2．1．17所示。
已知基本风压为w0＝0．45kN／m
2，
建筑场地位于大城市郊区。
已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值
的总值为800kN。
为简化计算，将建筑物沿高度划分为6个区段，每个区段为
20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。
要求：
计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计
值。
答案：
（1）基本自振周期根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为：
7
T10.0n50.053s81.90
222
w1T0.451.9k1N.6s2m/
（2）风荷载体型系数对于矩形平面，由《高规》附录A可求得
s
10.80
s2
H120
（0.480.03）（0.480.03）0.57
L40
（3）风振系数
由条件可知地面粗糙度类别为B类，由《高规》表3.2.6-1可查得脉动增大系数
0.10，脉动影响系数根据H/B和建筑总高度H由《高规》表3.2.6-2确定，其
中B为迎风面的房屋宽度，由H/B=3可从《高规》表3.2.6-2经插值求得0.474；
由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可采用振型计算点距
室外地面高度z与房屋高度H的比值，即zHi/H，
H为第i层标高；H为建筑
i
总高度，则由《高规》式（3.2.6）可求得风振系数为：
z
H1.5020.474H
zii
111
HH
zzz
（4）风荷载计算
风荷载作用下，按《高规》式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为：
q（z）0.45（0.80.57）40zz24.66zz
按上述方法可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力，见表2.1.5，如图
2.1.17所示。
风荷载作用下各层的剪力计算表2.1.5
区段H（m）
i
H
H
i
zzq（z）（kN/m）
区段合力
F（kN）
i
突出屋面800
61100．9172．151．30469．041380．8
5900．7502．021．26162．811256．2
4700．5831．861．22356．101122．0
3500．4171．671．17848．58971．6
2300．2501．421．12539．46789．2
1100．0831．001．05926．11522．2
则可计算求得在风荷载作用下结构底部一层的剪力设计值为：
V1.4（8001380.81256.21122.0971.6789.2522.2）9578.8kN
M1.4（8001321380.81221256.21021122.082971.662789.242
522.222）838695.2kNm
8
7、计算风荷载
条件：
图2．1．19表示一框架－剪力墙结构的平面图，图上标出了风荷载及其合力的作
用位置，18层房屋总高58m，位于大城市效区，地区标准风压w0＝0．385kN／
2，风向为图中箭头所示方向。
m
要求：
计算屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。
答案：
由《高规》3．2．1条，可得到第i个表面沿建筑物高度z处，每延米长的风荷载在风作
用方向的投影的计算公式是：
ww0Bcos
kzzisii
ww0Bcos
iisii
ww
kzzi
式中
B是第i个表面的宽度，
i
i是第i个表面的法线与x轴的夹角，si、z、z分别为
第i个表面的体型系数、风压高度变化系数及风振系数。
由《高规》3.2.3条，为B类粗糙度地貌，由表3.2.3得1.75
z。
框架结构的基本自振周期
Tn，n18，所以
10.08
Ts。
11.44
2222
w0T10.3851.440.8kNs/m
查《高规》3.2.6条，得B类粗糙度地貌的脉动增大系数1.42；
H/B=58/20=2.9及B类地面得0.50。
屋顶处的振型系数z1.0，由《高规》3.2.6
得风振系数
z
0.110.51
z
111.41
2.1.18
z
9
本建筑有5个建筑面，在图示风的作用下，各面风载体型系数见图2.1.19，w1~w5在x
wy，合力作用线在x轴上。
表中
方向分力及合力计算见表2.1.6。
因为0
ii
y为wi到
i
x轴的距离。
屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载1.411.751024.675/
wwkNm。
zzzi
各面的合力作用线在第1个面的中间与x轴重合。
8、山坡上建筑物的风压
条件：
某房屋修建在山坡高处，见图2．1．24，山麓附近的基本风压为0．35kN／m2，
山坡坡度α＝22．08°，高差H＝30m，离坡顶200m处有一高度为20m的房屋，
地面粗糙度为B类。
要求：
确定离坡顶200m地表D处的风压及房屋顶部E处的风压。
10
答案：
1、离坡顶200m地表D处的风压
9、围护结构的风荷载
条件：
某城市郊区有一30层的一般钢筋混凝土高层建筑，如图2．1．25所示。
地
面以上高度为100m，迎风面宽度为25m，按100年重现期的基本风压
2。
w0＝0．55kN／m
2）。
要求：
确定高度100m处迎风面围护结构的风荷载标准值（kN／m
11
答案：
1、根据《荷载规范》7．2．1条，城市郊区的地面粗糙度为B类。
2、查《荷载规范》表7．2．1得高度为100m处的风压高度变化系数2.09
z。
3、查《荷载规范》表7．5．1得阵风系数βgz＝1．51。
4、根据《荷载规范》7．3．3的规定，外表面正压区外表面的局部风压体型系数查《规范》
表7．3．1，得μs＝＋0．8。
5、根据《荷载规范》7．3．3“二、内表面，对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取
－0．2或0．2”的规定。
取内表面的局部风压体型系数0．2。
6、应用《荷载规范》式（7．1．1—2）得
2
ww01.51（0.80.2）2.090.551.736kN/m
zzsz
12
10、山坡处建筑的风压
条件：
在城市郊区有一高100m的建筑物，位于一高度为45m的山坡顶部，如图2．1．23
所示。
要求：
确定建筑屋面D处的风压高度变化系数μz和B点的地形条件修正系数ηB。
答案：
该建筑物位于城市郊区，地面粗糙度属于B类，查《荷载规范》表7．2．1得建
筑屋面D处的风压高度变化系数μD＝2．09。
应用《荷载规范》式（7．2．2）求B点的地形条件修正系数ηB。
13
11、求舒适度
条件：
有一高175m、46层的钢框架－核心筒结构的办公大厦一座（图2．1．26）。
平面呈正
方形，L×B＝35m×35m，平均层高3．8m，每层的建筑物质量为1．55t／m2，位于基
2
本风压w0＝0．75kN／m
的该市市中心，属D类的地面粗糙度类别。
经计算得该结构
的基本自振周期T1＝3．5秒。
要求：
确定该楼的顺风向顶点最大加速度值。
判断是否满足舒适度要求。
图2.1.26轮廓尺寸图
14
（注：
此顺风向顶点加速度的公式见《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ137－2001）第
5.5.1条）
15
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