风荷载计算2.docx

1、风荷载计算24.2风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。4.2.1单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值 ； 按下式计算：巴 九，宀式中：口一基本凤压值(kN/mJ ?丛一凤载体型系数， 爆一风压高度变化系数彳 煜一Z高度处的岡振系数&1.基本风压值Wo按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出 50年一遇的值确定的风速V0(m

2、/s)按公式 1 确定。但不得小于0.3kN/m2。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用 100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于 60米时，采用100年-风压。建筑结构荷载规范(GB50009-2001 )给出全国各个地方的设计基本风压。2.风压高度变化系数卩z荷载规范把地面粗糙度分为 A、B、C、D四类。A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区；D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；风荷载高度变化系数卩

3、z高度（m）地面粗糙类别ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840.62301.801.421.000.62401.921.561.130.73502.031.671.250.84602.121.771.350.93702.201.861.451.02802.271.951.541.11902.342.021.621.191002.402.091.701.271502.642.382.031.612002.832.612.301.922502.992.802.542.193003.122.97

4、2.752.453503.123.122.942.684003.123.123.122.91 4503.123.123.123.12计算公式A 类地区=1.379(z/10严4B 类地区=(z/10)0.32C 类地区=0.616(z/诃。44D 类地区=0.318(z/10)0.6位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅荷载规范。3.风载体型系数卩s风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的 小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中 P57表4.2 - 2确定各个表面的风载体型或由风

5、洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图注：“+”代表压力；“”代表拉力4.风振系数Bz风振系数Bz反映了风荷载的动力作用，它取决于建筑物的高宽比、基本自振周期及地面粗糙度 基本风压。荷载规范规定对于基本自振周期大于 0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构, 及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。其 风振系数Bz可按下式计算：1 +込2)式中：z基本振型z高度处的振型系数，当高度和质量沿高度分布均匀时，可以近似用z/H代替 系数；Z 脉动增大系数，查表时需要参数 3 0T2,其中3 0为基本风压值，T为结构基 期，可用近

6、似方法计算；u 脉动影响系数，卩z风压高度变化系数，脉动增大系数E3 0T1(kNs/m)0.010.020.040.060.080.100.200.400.60钢结构1.471.571.691.771.831.882.042.242.36有填充墙的房屋钢结构 1.26 1.32 1.39 1.44 1.47 1.50 1.61 1.73 1.813 0T1(kNs/m)0.801.002.004.006.008.0010.0020.0030.00钢结构2.462.532.803.093.283.423.543.914.14有填充墙的房屋钢结构1.881.932.102.302.432.522

7、.602.853.01混凝土及砌体结构1.421.441.541.651.721.71.821.962.06注：计算3 0T1时，对地面粗糙度 B类地区可直接代入基本风压，而对 A类、C类和D类地区应按当地的基本风压分别1.38、0.62 和 0.32 后代入。根据我国的实测数据进行计算，再结合我国的工程设计经验加以修正而确定的 C值列于表高层建筑的脉动影响系数 uH/B粗糙 度类 别总高度h( m=3050100150200250300350=0.5A0.440.420.330.270.240.210.190.17B0.420.410.330.280.250.22 :0.20r 0.18C0

8、.400.400.340.290.270.230.220.20D0.360.370.340.300.270.250.240.221.0A0.480.470.410.350.310.27 :0.26r 0.24 :B0.460.460.420.360.360.290.270.26C0.430.440.420.370.340.310.290.28D0.390.420.420.380.360.330.32(0.312.0A0.500.510.460.420.380.350.330.31B0.480.500.470.420.400.360.350.33C0.450.490.480.440.420.38

9、0.380.36D0.410.460.480.460.460.440.420.393.0A0.530.510.490.420.410.380.380.36B0.510.500.490.460.430.400.40r 0.38C0.480.490.490.480.460.430.430.41D0.430.460.490.490.480.470.46I 0.455.0A0.520.530.510.490.460.440.42r 0.39B0.500.530.520.500.480.450.440.42C0.470.500.520.520.500.480.470.45D0.430.480.520.5

10、30.530.520.51r 0.508.0A0.530.540.530.510.480.460.430.42B0.510.530.540.520.500.490.460.44C0.480.510.540.530.520.520.50r 0.48D0.430.480.540.530.550.550.540.53422总体风荷载1.总体风荷载设计时，使用总风荷载计算风荷载作用下结构的内力及位移。总风荷载为建筑物各个表面承受风的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常，按 x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。按下式 z高度处的总风荷载标准式中：n 建筑外围表面数；Bi 第i个表面的宽度；叫!一

11、一第i个表面的风载体型系数;碍一一第i个表面法线与总风荷载作用方向的夹角如图 4.2 -5图 4.2-5各表面风力的合力作用点，即为总体风荷载的作用点。设计时，将沿高度分布的总体风荷载的线 载换算成集中作用在各楼层位置的集中荷载，再计算结构的内力及位移。2.局部风荷载风力作用在建筑物表面，压力分布很不均匀（如图 4.2-2和图4.2-3 ），在角隅、檐口、边棱处 附属结构的部位（如阳台、雨蓬等外挑构件），局部风压大大超过平均风压根据风洞试验和一些实测结 可知，迎风面的中部和一些窝风部位，由于气流不易向四周扩散，出现较大风压，因此应计算局部风荷载当计算维护结构时，单位面积上的风荷载标准值1. :

12、“：，按下式计算:Wk= gz 卩 s 卩 z WO (4.2-4 )式中：B gz-高度Z处的阵风系数；见P58表4.5验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数：1)外表面(1)正压区按正常情况采用。(2)负压区。对墙面，取卩s=-1.O;对墙角边卩s=-l.8 ;对屋面局部部位(周边和屋面坡度大于100的屋脊部 取卩s=-2.2;对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件的浮风，取 卩s=-2.0,对墙角边和屋面局部部位的作用宽 房屋宽度的0.1或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m2)内表面对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取 卩s=-0.2或0.2;计算围护结构风荷载时的阵风应按P59表4.6采用。例题-风荷载【例4. 2-1】 某8层现浇钢筋混凝土剪力墙结构，为一般的高层办公建筑，其平面及剖面如 4.2-6和图4.3-7所示，各层楼面荷载及质量、侧移刚度沿刚度变化比较均匀。当地基本风压为 0.7kN/m面粗糙度为C类。求在图4.2-6所示横向风作用下，建筑物横向各楼层的风力标准值，在计算时不考虑周围建筑物 影响，结构基本自振周期可采用经验公式计算。4.2-7剖面图因此应考虑风压脉动对【解】该房屋高度大于30m且高宽比大于1.5 (高32.1/13.5 = 2.38 )构发生顺风向风振的影响。1.求房屋横向基本自振周