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　　　　　　

w0＝0．55kN／m2，室外地坪标高为－0．150。

 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）／（1 5－10）]＝1．044

屋顶（标高12.5m处）

　　（标高13.0m处）

　　（标高15.55m处）

（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：

背风面：

排架边柱上作用的均布风荷载设计值：

迎风面：

背风面：

作用在柱顶的集中风荷载的设计值：

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，w0＝0．35kN／m2。

   要求：

确定各墙（屋）面所受水平方向风力。

答案：

1、已知

　　　　　　，相应屋面的。

　　　2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。

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，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，高宽比，根据规范7.4.1的规定可不考虑顺风向风振的影响，取。

（2）查规范表7.3.1得体型系数。

（3）查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数，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,计算结果见表。

（5）各楼层风力，计算结果见表。

各层楼受风面积＝房长相邻楼层的平均高度＝

楼层编号

z（m）

高度变化系数

风荷载标准值（）

平均层高（m）

风力标准值（）

1

5.5

1.19

1.083

5.0

271.6

2

10

1.38

1.256

4.05

255.1

3

13.6

1.48

1.347

3.6

243.2

4

17.2

1.57

1.429

3.6

257.9

5

20.8

1.64

1.492

3.6

269.4

6

24.4

1.70

1.574

3.6

279.3

7

28

1.77

1.611

1.8

145.4

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／m2，地面粗糙度为A类。

  要求：

建筑物各楼层的风力标准值。

答案：

（1）基本风压：

w0＝0．7kN／m2（>0．3kN／m2）。

（2）风压高度变化系数：

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（按高规确定）

　　　（按荷规确定）

　　　要考虑顺风向风振，风振系数计算如下：

　　　由，按《高规》表3.2.6-1查得。

　　　脉动影响系数：

，由《高规》表3.2.6-2查得。

　　　振型系数：

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，

振型系数与风振系数的计算结果见表2.1.3。

　　　（4）风荷载体型系数：

按《高规》3.2.5条第5项由附录A公式计算如下：

　　　（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，计算结果见表2.1.4。

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/m2。

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、确定风振系数和风压高度变化系数

　　自振周期，由及地面粗糙度类别D类，查《高规》表3.2.6-1得；求脉动影响系数

　　查《高规》表3.2.6-2，且利用插值法得；

　　查《高规》或查《荷规》，根据，D类地面，得。

求振型系数

　　大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀，为简起见，。

3、求风荷载体型系数

4、作用于屋顶处的风荷载标准值

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2．1．1 7所示。

已知基本风压为w0＝0．45kN／m2，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：

（2）风荷载体型系数对于矩形平面，由《高规》附录A可求得

（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，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；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，为第层标高；H为建筑总高度，则由《高规》式（3.2.6）可求得风振系数为：

（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：

　　　　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

区段合力（）

突出屋面

800

6

110

0．917

2．15

1．304

69．04

1380．8

5

90

0．750

2．02

1．261

62．81

1256．2

4

70

0．583

1．86

1．223

56．10

1122．0

3

50

0．417

1．67

1．178

48．58

971．6

2

30

0．250

1．42

1．125

39．46

789．2

1

10

0．083

1．00

1．059

26．11

522．2

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：

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／m2，风向为图中箭头所示方向。

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：

式中是第个表面的宽度，是第个表面的法线与轴的夹角，、、分别为第个表面的体型系数、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。

框架结构的基本自振周期，，所以。

查《高规》3.2.6条，得B类粗糙度地貌的脉动增大系数；

H/B=58/20=2.9及B类地面得。

屋顶处的振型系数，由《高规》3.2.6得风振系数

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，在　方向分力及合力计算见表2.1.6。

因为，合力作用线在轴上。

表中为到

轴的距离。

屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。

各面的合力作用线在第1个面的中间与轴重合。

 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。

  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

w0＝0．55kN／m2。

　　　　要求：

确定高度100m处迎风面围护结构的风荷载标准值（kN／m2）。

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。

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

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。

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，位于基本风压w0＝0．75kN／m2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

（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）