第2章 风振系数计算
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第2章 风振系数计算
2.1 引言
在随机脉动风压的作用下，高耸结构会产生随机振动，除了顺风向的风振响应外，结构还会产生横风向的风振响应。但在通常情况下，对于非圆截面，顺风向风振响应占据主要地位，对于一般的塔架结构，可以忽略横风向共振的作用[13]。因此，本章主要研究输电塔结构在随机风荷载作用下的顺风向风振系数的计算。
作用于结构物上的脉动风荷载对结构产生的动力响应与结构物本身的动力特性有关。当结构物刚性很强时，由脉动风所引起的结构物风振惯性力并不明显，可以略去，但需要考虑由脉动风所引起的瞬时阵风荷载；当结构物刚性较弱即为柔性结构时，除静力风荷载()z ω外，还应计及风振惯性力的大小，即风振动力荷载。如果风振动力荷载用(,)d z t ω表示，则柔性结构物的总风荷载(,)W z t 表达如下[4]：
(,)()(,)d W z t z z t ωω=+ （2－1）
工程计算中，常采用集中风荷载的表达式，则式（2－1）改写为
()()()c d P z P z P z =+ （2－2a ）
或
i c i
d P P P =+ （2－2b ） 式中，()P z ，i P —— 顺风向z 高度处第i 点的总风荷载（kN ）；
()c P z ，ci P —— 顺风向z 高度处i 点总静力风荷载（kN ）
； ()d P z ，di P ——顺风向z 高度处i 点风振动力荷载（kN ）
，其中()()d d z P z z A ω=，或()()d i d i i P z zA ω=。在这里，()
z i A A 为z 高度（第i 点）处相关的迎风面竖向投影面积
（m 2）。
本章下面将讨论风振动力荷载的计算原理和表达式，以及可在实际输电塔设计中应用的风振系数的计算方法。
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2.2 顺风向风振系数的计算方法
2.2.1结构风振随机振动理论[4][10][7]
风荷载是输电塔结构的各类荷载中起主要作用的荷载，由静、动两部分风荷载组成，动力风荷载即脉动风是一种随机动力干扰，引起结构的振动。为了便于工程的实际应用，我国的《建筑结构荷载规范》引入了风振系数作为等效静态放大系数，将风荷载的静力作用与动力作用一并考虑在内。
在风作用下，结构可在各个方向产生振动。通常结构抗风验算可在结构两个主轴进行。当验算的主轴方向与风向一致时，结构发生顺风向响应。由于风可分解为平均风和脉动风，前者变化缓慢，周期很长，可作为静态作用来处理，而后者变化很快，周期很短，引起结构激烈振动。由于顺风向脉动风的作用是随机的，引起了结构随机振动[10]。
基于结构随机振动理论，可导出风振时各类风响应。工程中将风敏感的高耸结构等结构设为竖向一维悬臂结构，它们的风振响应以第一振型为主，常以先求风振系数再求各类风响应较为方便。
本文按照张相庭教授提出的由基本理论推出的通用计算公式计算输电高塔的风振系数，现行荷载规范中的计算公式是以结构物质量和刚度线性分布为前提对该通式的简化，并不适用于输电塔这类外形变化不规则及附有集中质量的结构[10][7]。
顺风向风振分析应按结构随机振动理论进行。对于任意一个n 维自由度结构，采用矩阵表示的运动方程为
()()()()f My t Cy t Ky t P t ++= （2－3）
式中：M ，C ，K —— 分别是结构的质量、阻尼和刚度矩阵；
()y t ，()y t ，()y t —— 分别为结构节点的的加速度、速度和位移向量；
()f P t —— 脉动风力向量。 令：
1()()n
i ji j j y t q t φ==∑ （2－4）
式中：ji φ —— 振型j 点i 的振型系数；
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()j q t —— 振型j 的广义坐标。
在取瑞雷阻尼符合正交性条件下，将式（2－4）代入式（2－3）可得振型广义坐标表示的形如单自由度的运动方程如下：
*2
*()
()2()()()fj j j j j
j j
P f t q t q t q t F t M
ζωω++== (1,2,,j n = （2－5）
式中：j ω，j ζ —— 分别为振型j 的固有频率和阻尼；
()j F t —— 脉动风动力作用的振型j 广义力；
*
fj
P —— 将时间分量分离后，脉动风作为静力时振型j 的广义力，常简称为脉动风的振型j 广义力，*
fj fi i ji i
P A ωφ=∑；
fi ω —— 结构上点i 的脉动面力；
i A —— 点i 的迎风面积；
()f t —— 脉动风的时间函数；
*j M —— 振型j 的广义质量；*2
j i ji i
M M φ=∑，i M 为点i 的团集质量。
由于在风力输入时，脉动风的时间函数()f t 包含有随机性，因而需要根据随机振动理论来求解式（2－5）。此时风力输入为统计值，常以输入功率谱密度
()f S ω为代表，ω为圆频率，由于脉动风具有空间相关性，因而不同点i 和i '之间风压应考虑空间相关性系数()ii ρω'。输出亦为统计值，常以输出位移的功率谱密度()y S ω为代表。由此，根据随机振动理论由式（2－5）可求出点i 位移响应的根方差yi σ：
yi σ=
=
=
（2－6）
式中：()j j F F S ω —— 振型j 脉动风动力作用的自功率谱密度；
()j H i ω —— 振型j 频率响应函数。
此时由脉动风引起的振型j 点i 的风振力即等效惯性力为：
2Pji i j yji M ρωσ= （2－7）
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由式（2－7），就可以求出结构振型j 点i 的任何响应i r ，如弯矩、剪力等的根方差rji σ。
在结构频率比较稀疏可以略去不同振型之间的相互影响时，结构总响应（包括位移）的根方差可由下式求出：
ri σ=
（2－8）
由于根方差仅代表均方振幅，所以必须考虑一定的保证系数或称为峰值因子（简称峰因子）（Peak factor ）才可以求出在一定保证率下的响应幅值，峰因子用μ表示[4]。
如果总响应最大值出现的概率和各振型响应最大值出现的概率都相同，则
i r =
= （2－9）
对于高耸结构等第一振型起主要作用的结构，式（2－9）可简化为：
yi σ=
（2－10）
此时，采用风振系数进行结构抗风分析较为方便，结构点i 的风荷载为：
0i i si i si zi w w w ββμμ== （2－11）
式中：0w —— 基本风压；
si μ —— 点i 的体型系数；
si w —— 平均风压；
i β —— 点i 的风振系数；
zi μ —— 点i 的风压高度变化系数，与地面粗糙程度及高度变化有关。
()20.32
35z T z z H α
μ??=? ???
（2－12）
式中：α、T H —— 分别为任意地貌的粗糙程度系数及梯度风高度；
于是，可以得到风振系数i β的计算式：
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2101si dfi
i yi
i si
si zi i
P P M P A ωμσβμμω+=
=+
= 1
（2－13）
式（2－13）即是风振系数的基本表达式。我国许多现行规范中的公式均为该式的变形和简化，本文也是根据该式推出程序中应用的表达式。
2.2.2 输电塔设计中可应用的风振系数表达式
根据风振系数基本计算公式（2－13），即可进行风振系数的分析计算。但要用该公式作风振系数的计算就需要求出脉动风动力作用的功率谱密度()f S ω与频率响应函数()j H i ω，这使得该公式很难在实际工程设计中直接使用。因此，为了应用更为方便，一些更重视实际工程应用的论著以及各国规范提出了多种更简单的表达形式。
本文中采用以脉动增大系数ξ来反映脉动风主要动力特性的表达形式。将式（2－13）按我国荷载规范可改写成
111i i
i si zi i
M A φβωμμ=+
?
111 1i u r ξ=+ （2－14） 式中：1ξ，1u ，1i r —— 分别称为第一振型脉动增大系数、脉动影响系数和脉
动补充系数。
下面分别介绍这三个系数。 1．脉动增大系数1ξ
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在式（2－14）中，第一振型脉动增大系数1ξ为：
11ξω= （2－15）
上式中，传递函数的模2
1()H i ω为 2
12
2
2
4
1
1111
()12H i f f f f ωωζ=
??
???????
?-+????
? ?????????????
（2－16）
根据随机振动理论，式（2－15）可以积分成三部分，但起主要作用的是前面两项，即常称的背景部分和共振部分。我国规范对风的频谱采用世界各国规范通常采用的Davenport 实测拟合的脉动风功率谱：
()(
)
3
4
2
22
10
14x
f x V K f S +=ν （2－17）
式中：K —— 表面阻力系数，与地表特征有关；
10V —— 10m 高度处的平均风速（m/s ）
； 10
1200V f
x =
，f 为频率(Hz)； 从而可以得到：
1ξ== （2－18） 式（2－15）到式（2－18）中，f 为频率（2f πω=）。当1f f =（1f 为结构第一自振频率）时，结构产生共振，相应有关部分也就称为共振部分；1ζ为
结构第一振型阻尼比；111f T =
，1x =，21001600v w =。
式（2－18）表明，第一振型脉动增大系数1ξ此时仅与1ζ及201w T 有关，在我国《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）中，已将1ξ按式（2－18）制成表格，供直接查用，如表2.1所示。
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表2.1 脉动增大系数ξ
注： 1. 0w 为该地区10m 高的实际风压；
2. 计算201w T 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 类地区应该按当地的基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入。
2．脉动影响系数1u
在式（2－14）中，第一振型脉动影响系数1u 为
1u =
（2－19）
其中，脉动风压fi ω可用脉动系数fi μ来表示，表达式为：
fi
fi si zi μωμμμω= （2－20）
建议采用： ()()α
αμ--????
???=10355.016.08.1z z f （2－21）
根据强风的观察资料表明，一次阵风作用在结构迎风面上各点处的风速和
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风向并不是完全同步的，有时甚至是几乎无关的。为此，对于构筑物上受到脉动风的作用是要考虑其空间相关性的。像输电塔这类高耸结构，高度远大于宽度，一般认为结构前后的脉动风压相同。本文讨论输电塔结构的顺风向风振，因此主要考虑风荷载的竖向相关性。根据文献[4]，脉动风压的竖向相关性可表达为：
()??
?
???'--='z z L z z z z exp ,ρ （2－22）
式中：()z z z ',ρ —— 脉动风压垂直方向的相干系数；
z z '- —— 垂直二点间距离。
根据试验资料的统计分析可知，z L 大部分落在40～60之间，故建议取z L =50米。
用考虑风压空间相关性的折算系数1z η来表示输电塔受到风荷载的作用时脉动风压的竖向相关性，它只与结构物的总高度H 有关。1z η已制作成计算用表，如表2.2所示。
表2.2 迎风面风压空间相关性的折算系数1z η
因而，对于连续分布质量体系或者集团质量体系，可得
11
121
11
1n
si zi i i fi i z n
i i i A M u μμμφηφ===
=
∑∑ （2－23）
3．脉动补充系数1r
在式（2－14）中，第一振型脉动补充系数1r 为：
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11i i
i si zi i
M r A φμμ=
（2－24）
式中各个系数的含义同前。
综合以上三式（2－18），（2－23）、（2－24），可以得到：
()()21i 11110111
12
1111i i
i si zi i
n
si zi i i fi i z n
i i i M u r w T H A A M φβξξμμμμμφηφ===+=+?
?
∑∑ （2－25）
由式（2－25）可以知道，只要取得结构第一自振周期1T 、基本风压0w 、集团质量i M 、集团挡风面积i A 、第一振型系数1i φ、体型系数si μ、高度系数zi
μ的值，就可以分别求出脉动增大系数1ξ、脉动影响系数1u 、脉动补充系数1r ，进
而求得风振系数zi β的值。
2.3 我国现行规范中风振系数的计算方法
2.3.1 《建筑结构荷载规范》中风振系数的表达式[2]
1B v z
z z
ξνθθ?βμ??=+
（2－26） 式中：ξ —— 脉动增大系数，见表2.1；
ν —— 脉动影响系数，
当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，脉动影响系数ν应再乘以修正系数B θ、v θ，若结构的外形、质量沿高度比较均匀则不需要乘；
B θ —— 构筑物迎风面在z 高度处的宽度z B 与底部宽度0B 的比值0z B B ；
v θ —— 脉动影响系数ν按构筑物迎风面顶部的宽度H B 与底部宽度0B 的
比值0H B B 的修正的系数；
z ?—— 振型系数，
荷载规范提供了截面沿高度规律变化的高耸结构第一振型系数的近似值；
z μ—— 风压高度变化系数；
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在式（2－26）中，系数ν、v θ、z ?都是以质量和外形沿高度方向均匀变化的高耸结构为模型简化式（2－14）而得到的。
然而在高耸结构中，在像输电塔结构这样的沿高度方向质量和外形不规则变化的情况下，由于其质量和外形很难找到统一的规律性，因此由规范的表格或规定其实无法包括这类结构的风荷载计算。
2.3.2 《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》中风振系数的规定[1]
对杆塔本身，当全高不超过 60m 时，按照表2.3规定选用，全高采用一个系数；当杆塔全高超过60m 时，应按《建筑结构荷载规范》[2]采用由下到上逐段增大的数值，但其加权平均值对自立式铁塔不应小于1.6。
表2.3 自立式杆塔风荷载调整系数z β
注：1. 中间值按插入法计算；
2. 对自立式铁塔，表中数值适用于高度与根开之比为4－6。
2.3.3 《架空送电线路大跨越设计技术规定》中风振系数的规定[17]
对于总高度小于50m 的塔按《杆塔技术规定》[1]取用；对于总高度在50m 以上的塔按《荷载规范》[2]计算。
2.3.4《高耸结构设计规范》中风振系数的规定[3]
我国《高耸结构设计规范》中的风振系数计算公式实际上为《建筑结构荷载规范》（GB5009－2001）中的公式，即式（2－25）进行参数分析和约化的结果，必要时某些参数用近似式代入，则计算可以得到很大的简化。
高耸结构的迎风向宽度很小，如果结构物迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，可以只选择高度作为变数。将式（2－25）各参数所依赖的变数写在该参数后面得到[4]：
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121101(),,(0)()()1(,)(,)
(,)
(0)(0)x x x x z B z x x l H z e H l l H l z w T H z l l νφβξζναθθμα??
???????
=+? ? ?????
121101
2(),,(0)()()(,)
1(,)
(,)
(0)(0)x x x x B z x x l H z e H l l H l z H w T H l l z H να
φναξζθθμα??
???????=+? ? ???????
???
()()2
1101
12()()1,,,,,,(0)
(0)x x x x l H l z z w T H e H l l ξζεαεα??
=+ ???
1121ξεε=+ （2－26）
式中：ξ —— 脉动增大系数；
1ε —— 风压脉动和风压高度等的影响系数，它只涉及α和H 两个参数，
规范已经制作为表格可以根据参数来查取；
2ε—— 振型、结构外形的影响系数，规范中也已经制作为表格供查用。
式（2－26）即为《高耸结构设计规范》中规定的自立式高耸结构在z 高度处的风振系数z β的表达式。
与式（2－25）类似，式（2－26）中的系数1ε、2ε也同样是以质量和外形沿高度方向均匀变化的高耸结构为模型简化式（2－14）而得到的，因此同样不适合用于输电塔结构的风振系数计算。
2.4 小结
除了自重和导地线荷载之外，风荷载是输电塔结构的最重要的荷载，在随机脉动风压的作用下，塔架结构产生随机振动。本章主要研究输电塔结构在随机风荷载作用下的顺风向风振系数的计算式，得到的结论如下：
（1） 基于结构随机振动理论推导出风振系数的基本表达式可以化为能用
于集团质量体系的形式，只要知道结构第一自振周期1T 、基本风压
0w 、集团质量i M 、集团挡风面积i A 、第一振型系数1i φ、体型系数
si μ、高度系数zi μ的值，就可以求出风振系数zi β的值。
（2） 我国《建筑结构荷载规范》和《高耸结构设计规范》中风振系数的
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计算公式都是以质量和外形沿高度方向均匀变化的高耸结构为模型简化而得到的，但输电塔结构沿高度方向布置有数个横担结构，导致其质量和外形不规则变化，在横担处有突变。因此，理论上荷载规范和高耸规范的计算公式并不适用于输电塔结构。
（3） 根据随机振动理论，将输电塔结构简化为一个集团质量体系，由风
振系数的基本表达式（2－25）就可以较为准确地计算出输电塔结构的风振系数zi 的值。
土方放坡系数 土方放坡系数（m)： （如图所示）是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h计算 1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始； 2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下： (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； (2)挖土深度在1.01m～2.00m，按1:0.5放坡； (3)挖土深度在2.01m～4.00m，按1:0.7放坡； (4)挖土深度在4.01m～5.00m，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别，应根据地质勘测资料分别计算。 边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定 这张表的数据并不是在每个地方都适用,只是通用规则,根据2009年新规范讲义: 土类单一土质时,普通土(一二类)开挖深度大于1.2米开始放坡(K=0.50), 坚土(三四类)开挖深度大于1.7米开始放坡(K=0.30)。 土类混合土质时,开挖深度大于1.5米开始放坡,然后按照不同土质加权计 算放坡系数K。 建筑工程施工手册中对放坡系数的规定放坡高度、比例确定表
体积计算公式 圆柱体：体积=底面积×高 长方体：体积=长×宽×高 正方体：体积＝棱长×棱长×棱长． 锥体: 底面面积×高÷3 台体: V=[ S上+√(S上S下)+S下]h/3 球缺体积公式＝πh2 (3R-h)÷3 球体积公式：V＝4πR3/3 棱柱体积公式：V＝S底面×h＝S直截面×l （l为侧棱长,h为高) 棱台体积：V=〔S1＋S2＋开根号（S1*S2）〕/3*h 注：V：体积；S1：上表面积；S2：下表面积；h：高
风速包括两部分，10分钟平均风速＋脉动风速；相应风压也包括两部分,平均风压+脉动风压。 如果结构较柔，应考虑结构共振，即乘以风振系数。对于刚度较大的结构（T<0.25s），荷载规范规定可以不考虑风振影响 问题： 1、结构刚度较大，可不考虑共振，取风振系数=1。即只考虑平均风压，而不考虑瞬间风压增大，是否正确？ 2、阵风系数，是考虑瞬间风速增大时风压相应增大，对平均风压值的放大系数，和结构振动周期无关。如果结构刚度较大不考虑共振，风压应为平均风压乘以阵风系数；如刚度较小，应考虑共振，风压应为平均风压乘以风振系数。风振系数应是阵风系数基础上考虑了共振影响，应比阵风系数更大的一个值。这个说法对不对？ A: 结构刚度较大，可不考虑风荷载作用在结构上引起的动力放大，取风振系数=1。此时不需要再考虑瞬间风压增大。考虑瞬间风压体现在阵风系数上，用于围护结构的设计。考虑瞬间风压是由于玻璃幕墙等围护结构是脆性材料，因而将风速的时距由10分钟变为3秒（瞬时），具体就是将平均风压乘阵风系数。若结构刚度较小，要考虑风荷载作用在结构上引起的动力放大，即将平均风压乘风振系数，风振系数是通过结构随机振动计算得到的等效风荷载相对于平均风压的放大，与阵风系数无关。 B:（1）《建筑结构荷载规范》关于风荷载部分的第一条就规定，风振系数是用于结构整体设计；阵风系数是用于围护结构设计（如玻璃幕墙，膜结构等）。 （2）阵风系数与结构的动力特性无关，仅与风压时程的统计特性有关，也不能简单的认为是10分钟平均换算到3秒平均，应该是在统计的基础上、在一定失效概率的基础上的统计值，滦贵汉的硕士论文应该就是做了这个方面的工作（峰值因子的选取）。在规范中，简单的将阵风系数仅与高度有关，不能考虑建筑的干扰作用。最佳的做法应该是在风洞试验的基础上再通过统计的方法确定。 （3）结构刚度无穷大，也不能取风振系数＝1。风振系数是随时间变化的风压对结构作用引起的结构响应的放大，一般认为包括三个部分：1）风压自身的脉动值对响应的放大；2）结构动力特性对响应的放大；3）气弹效应对结构的放大。结构刚度无穷大，只能认为第二项可以忽略不计(此时第3项当然也没有），脉动风压的影响还在，因此不能
土方放坡系数 土方放坡系数(m): (如图所示)是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h计算 1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始； 2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下: (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； ⑵挖土深度在 1.01m?2.00m，按1:0.5放坡； ⑶挖土深度在 2.01m?4.00m，按1:0.7放坡； ⑷挖土深度在 4.01m?5.00m，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别，应根据地质勘测资料分别计算。边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定
这张表的数据并不是在每个地方都适用，只是通用规则，根据2009年新规范讲义： 土类单一土质时，普通土（一二类）开挖深度大于1.2米开始放坡（K=0.50）,坚土（三四类）开挖深度大于1.7米开始放坡（K=0.30）。 土类混合土质时，开挖深度大于1.5米开始放坡，然后按照不同土质加权计算放坡系数K 0 建筑工程施工手册中对放坡系数的规定放坡高度、比例确定表 土壤类别放坡深度规定 （m） 咼于宽之比 人工 挖土 机械挖土 坑内 作业 坑上 作业 ' 、_ 二 超过1.20 1 : 1 : 1: 类土0.5 0.33 0.75 1 : 1 : 1 : 三类土超过1.50 0.33 0.25 0.67 1: 1 : 1: 1四类土超过2.00 0.25 0.10 0.33 注：1.沟槽、基坑中土壤类别不同时，分别按其土壤类别、放坡比例以不同 土壤厚度分别计算； 2.计算放坡工程量时交接处的重复工程量不扣除，符合放坡深度规定时 才能放坡，放坡高度应自垫层下表面至设计室外地坪标高计算。
For personal use only in study and research; not for commercial use For personal use only in study and research; not for commercial use 风荷载标准值 关于风荷载计算 风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一，结构抗风分析（包括荷载，内力，位移，加速度等）是高层建筑设计计算的重要因素。 脉动风和稳定风 风荷载在建筑物表面是不均匀的，它具有静力作用（长周期哦部分）和动力作用（短周期部分）的双重特点，静力作用成为稳定风，动力部分就是我们经常接触的脉动风。脉动风的作用就是引起高层建筑的振动（简称风振）。 以顺风向这一单一角度来分析风载，我们又常常称静力稳定风为平均风，称动力脉动风为阵风。平均风对结构的作用相当于静力，只要知道平均风的数值，就可以按结构力学的方法来计算构件内力。阵风对结构的作用是动力的，结构在脉动风的作用下将产生风振。 注意：不管在何种风向下，只要是在结构计算风荷载的理论当中，脉动风一定是一种随机荷载，所以分析脉动风对结构的动力作用，不能采用一般确定性的结构动力分析方法，而应以随机振动理论和概率统计法为依据。 从风振的性质看顺风向和横风向风力 顺风向风力分为平均风和阵风。平均风相当于静力，不引起振动。阵风相当于动力，引起振动但是引起的是一种随机振动。也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风，根本就没有周期性风力会引起周期性风振，绝对没有，起码从结构计算风载的理论上顺风向的风力不存在周期性风力。 横风向，既有周期性振动又有随机振动。换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。反映在荷载上，它可能是周期性荷载，也可能是随机性荷载，随着雷诺数的大小而定。 有的计算方法 根据现有的研究成果，风对结构作用的计算，分为以下三个不同的方面： （1）对于顺风向的平均风，采用静力计算方法 （2）对于顺风向的脉动风，或横风向脉动风，则应按随机振动理论计算 （3）对于横风向的周期性风力，或引起扭转振动的外扭矩，通常作为稳定性荷载，对结构进行动力计算
4.2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：（－1） 式中： 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/s)按公式确定。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年一风压。 《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μs 《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； 书P55页表4.2给出了各类地区风压沿高度变化系数。位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μz 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洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图
风振系数及其计算取值 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
风振系数及其计算取值 科技名词定义 中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。此时风压应再乘以风振系数βz。风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科）风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。门式钢架也只需要考虑阵风系数。但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。） 《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。平均风的作用可用静力方法计算，而脉动风是随机荷载，它引起结构的振动，一般采用随机振动理论对其振动进行分析。风振系数是指结构总响应与平均风压引起的结构响应的比值。 阵风系数是考虑到瞬时风较平均风大而乘的系数，一般是阵风风速与时距10min的平均风速之间的比值。 风荷载影响较大的结构一般都要考虑风振系数，具体如何取值只能参考以往的相关类似工程。对于屋盖结构（如大跨度的看台）不应当成“围护结构”而只考虑阵风系数。 对于风振系数βz，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：高度小于30m的单层工业厂房仍可按以往实践经验不考虑风振系数，即取βz＝1。 对于阵风系数βgz，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：现行规范提供的阵风系数主要是对高层建筑的玻璃幕墙结构参考国外规范
建筑工程放坡系数及土 方放坡计算公式精编 W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
土方放坡系数土方放坡系数（m)： （如图所示）是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h计算 1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始； 2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下： (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； (2)挖土深度在1.01m～2.00m，按1:0.5放坡； (3)挖土深度在2.01m～4.00m，按1:0.7放坡； (4)挖土深度在4.01m～5.00m，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别，应根据地质勘测资料分别计算。 边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定 这张表的数据并不是在每个地方都适用,只是通用规则,根据2009年新规范讲义:
土类单一土质时,普通土(一二类)开挖深度大于1.2米开始放坡(K=0.50),坚土(三四类)开挖深度大于1.7米开始放坡(K=0.30)。 土类混合土质时,开挖深度大于1.5米开始放坡,然后按照不同土质加权计算放坡系数K。 建筑工程施工手册中对放坡系数的规定放坡高度、比例确定表 注：1.沟槽、基坑中土壤类别不同时，分别按其土壤类别、放坡比例以不同土壤厚度分别计算； 2.计算放坡工程量时交接处的重复工程量不扣除，符合放坡深度规定时才能放坡，放坡高度应自垫层下表面至设计室外地坪标高计算。
建筑工程放坡系数及土方 放坡计算公式 Prepared on 22 November 2020
土方放坡系数土方放坡系数（m)： （如图所示）是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h计算 1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始； 2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下： (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； (2)挖土深度在～，按1:放坡； (3)挖土深度在～，按1:放坡； (4)挖土深度在～，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别，应根据地质勘测资料分别计算。 边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定 这张表的数据并不是在每个地方都适用,只是通用规则,根据2009年新规范讲义: 土类单一土质时,普通土(一二类)开挖深度大于米开始放坡(K=,坚土(三四类)开挖深度大于米开始放坡(K=。 土类混合土质时,开挖深度大于米开始放坡,然后按照不同土质加权计算放坡系数K。 建筑工程施工手册中对放坡系数的规定放坡高度、比例确定表
注：1.沟槽、基坑中土壤类别不同时，分别按其土壤类别、放坡比例以不同土壤厚度分别计算； 2.计算放坡工程量时交接处的重复工程量不扣除，符合放坡深度规定时才能放坡，放坡高度应自垫层下表面至设计室外地坪标高计算。 放坡系数及工作面宽度的确定 1．放坡不管是用人工或是机械开挖土方，在施工时为了防止土壁坍塌都要采取一定的施工措施，如放坡、支挡板或打护坡桩。放坡是施工中较常用的一种措施。当土方开挖深度超过一定限度时，将上口开挖宽度增大，将土壁做成具有一定坡度的边坡，防止土壁坍塌，在土方工程中称为放坡。 （1）放坡起点。放坡起点，就是指某类别土壤边壁直立不加支撑开挖的最大深度。放坡起点应根据土质情况确定。综合基价中对挖土方、地槽、地坑的放坡起点进行了综合取定，详见表5―2。 （2）放坡系数。将土壁做成一定坡度的边坡时，土方边坡的坡度，以其高度H 与边坡宽度B之比来表示。故称K为坡度系数。综合基价中，对挖土方、地槽、地坑等在各种情况下的坡度系数进行了综合取定，供预算编制时使用。
土方放坡系数 m)：土方放坡系数 （ （如图所示）是指土壁边坡坡度的底宽b与基高h之比，即m=b/h计算 1、在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始； 2、管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下： (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； (2)挖土深度在1.01m～2.00m，按1:0.5放坡； (3)挖土深度在2.01m～4.00m，按1:0.7放坡； (4)挖土深度在4.01m～5.00m，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别，应根据地质勘测资料分别计算。边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定 这张表的数据并不是在每个地方都适用,只是通用规则,根据2009年新规范讲义: 土类单一土质时,普通土(一二类)开挖深度大于1.2米开始放坡(K=0.50),坚土(三四类)开挖深度大于1.7米开始放坡(K=0.30)。 土类混合土质时,开挖深度大于1.5米开始放坡,然后按照不同土质加权计算放坡系数K。
注：1.沟槽、基坑中土壤类别不同时，分别按其土壤类别、放坡比例以不同土壤厚度分别计算； 2.计算放坡工程量时交接处的重复工程量不扣除，符合放坡深度规定时才能放坡，放坡高度应自垫层下表面至设计室外地坪标高计算。 体积计算公式 圆柱体：体积=底面积×高 长方体：体积=长×宽×高 正方体：体积＝棱长×棱长×棱长． 锥体: 底面面积×高÷3 台体: V=[ S上+√(S上S下)+S下]h/3 23 ÷ (3R-h)球缺体积公式＝πh3/3 4πR球体积公式：V＝) 为高l为侧棱长,h（＝＝棱柱体积公式：VS底面×hS 直截面×l /3*h 〕＋开根号（S1＋S2S1*S2）〔棱台体积：V= ：高h：下表面积；S2：上表面积；S1：体积；V注： 挖方放坡系数及计算公式 (1)挖方形或长方形地坑放坡工程量计算： 计算公式： 32 C+KH)×H+1/3KHC+KH)×(BV：(B1+22+2 式中：立方米)；V=挖土方体积( )；H=地坑深虔度米) (米B1=基础长度) (米B2==基础宽度) 米工作面宽度C=( 坡度系数K=32 =角锥体体积。 1/3KH (2)挖圆形地坑放坡算式：22+RlR2) +R2V=1/3πH(R1) 一挖土体积(立方米式中： V) 米～地坑深度H() R1一坑底半径(米) 十R2=R1KH(米一坑上口半径，R2 一坡度系数K
风荷载： 风荷载（wind load）空气流动对工程结构所产生的压力。其大小与风速的平方成正比，即 式中ρ为空气质量密度，va和vb分别为风法结构表面前与结构表面后的风速。 基本含义： 风荷载也称风的动压力，是空气流动对工程结构所产生的压力。风荷载ш与基本风压、地形、地面粗糙度、距离地面高度，及建筑体型等诸因素有关。中国的地理位置和气候条件造成的大风为：夏季东南沿海多台风，内陆多雷暴及雹线大风；冬季北部地区多寒潮大风，其中沿海地区的台风往往是设计工程结构的主要控制荷载。台风造成的风灾事故较多，影响范围也较大。雷暴大风可能引起小范围内的风灾事故。 计算公式： 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算： 1 当计算主要承重结构时,按式：wk=βzμsμzWo 式中wk—风荷载标准值(kN/m2)； βz—高度z 处的风振系数； μs—风荷载体型系数； μz—风压高度变化系数； Wo—基本风压(kN/㎡)。 2 当计算围护结构时，按式：wk=βgzμslμzWo
式中βgz—高度z 处的阵风系数； μsl--风荷载局部体型系数。 风荷载是膜结构设计控制荷载之一，一般作为静荷载进行结构分析。组合值为0 6、频遇值为0 4、准永久值系数为O。 风振系数，指将lOmin平均风压系数转化为瞬时风压系数，同时考虑风荷载脉动与结构动力之间的谐振效应。风振系数不仅与建筑场地有关，且与结构自振特性有关，很难给出“准确值”c大型空间结构属柔性结构体系，自振频率小，振形密集，以至存在大量同频率振形，振形间模态相关性强。对动力效应起作用的频率多，且低阶振形并不一定为主振形，某些高阶振形动力效应反而大。因此，不能用低阶或某阶振形频率确定风振系数，需要综合评价结构整体动力特性，结合既往相似工程，选取合理值。
1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 筑物所受的风荷载。 1.1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、风向以及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ω（KN/m2）按下式计算： ω 风荷载标准值（kN/m2）=风振系数×风荷载体形系数×风压高度变化系数×基本风压 1.1.1基本风压 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年一遇的最大值确定的风速v0(m/s)，再考虑相应的空气密度通过计算确定数值大小。 按公式确定数值大小，但不得小于0.3kN/m2，其中的单位为t/m3，单位为kN/m2。也可以用公式计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。 1.1.2风压高度变化系数 风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。规范以B类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。 粗糙度类别 A B C D 300 350 450 500 0.12 0.15 0.22 0.3 场地确定之后上式前两项为常数，于是计算时变成下式： 1.1.3风荷载体形系数 1）单体风压体形系数 （1）圆形平面；
（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数； （3）高宽比的矩形、方形、十字形平面； （4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比 的矩形、鼓形平面； （5）未述事项详见相应规范。 2）群体风压体形系数 详见规范规程。 3）局部风压体形系数 檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于 2.0。未述事项详见相应规范规程。 1.1.4风振系数 对于高度H大于30米且高宽比的房屋，以及自振周期的各种高耸结构都应该考虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。（对于高度H大于30米、高宽比且可忽略扭转的高层建筑，均可只考虑第一振型的影响。） 结构在Z高度处的风振系数可按下式计算： ○1g为峰值因子，去g=2.50；为10米高度名义湍流强度，取值如下： 粗糙度类别 A B C D 0.12 0.14 0.23 0.39 ○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下： 为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取； 为地面粗糙修正系数，取值如下： 粗糙度类别 A B C D 1.28 1.0 0.54 0.26 为结构第一阶自振频率（Hz）； 高层建筑的基本自振周期可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用 下列公式近似计算： 钢结构 钢筋混凝土框架结构
屋面坡度系数表
7 屋面及防水工程错误!未找到引用源。 推荐关键字:装饰建筑计算规则工程量说明 说明 一、屋面木基层(包括檩木、屋面板、椽板、挂瓦条)的制作方法、材种取定、材料含水率的规定同A.5章有关说明。 二、水泥瓦、粘土瓦、小青瓦、石棉瓦、琉璃瓦、玻璃钢瓦、镀锌铁皮波纹瓦规格与定额不同时，瓦材数量可以换算，其他不变。 三、防水工程适用于楼地面、墙基、墙身、构筑物、水池、水塔及室内厕所、浴室等防水，建筑物±0.00以下的防水、防潮工程按防水工程相应项目计算。 四、卷材屋面及防水卷材的附加层、接缝、收头、找平层的嵌缝、冷底子油或底胶剂已计入定额内，不另行算。 五、卷材防水项目中如设计要求的卷材与定额不同时，可根据卷材的类别（沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材）按相应项目换算，人工费不变。 六、涂膜防水项目中如设计要求的涂膜材料不同时，可根据涂料的类别（沥青基防水涂料、高聚物改性沥青防水涂料、合成高分子防水涂料）按相应项目换算，人工费不变。 七、涂膜防水中“二布三涂”或“一布二涂”项目，其涂数是指涂料构成防水层数并非指涂刷遍数。 八、变形缝填缝 建筑油膏、聚氯乙烯胶泥断面取定为30㎜×20㎜；油浸木丝板取定为25㎜×150㎜；紫铜板止水带为2mm厚，展开宽450㎜；钢板止水带1.5㎜厚，400㎜宽；氯丁橡胶宽300㎜，其余均为150㎜×30㎜。如设计断面不同时，用料可以换算，其他不变。 九、盖缝
木板盖缝断面为200㎜×25㎜，如设计断面不同时，用料可以换算，人工不变。 十、屋面排水管（水落管）零配件已综合在排水管（水落管）项目内，不另计算。 十一、铁皮排水项目中的铁皮咬口、卷边、搭接等已计入定额项目内，不另计算。 工程量计算规则 一、檁木工程量计算 檁木按竣工木料以立方米计算.简支檩长度按设计规定计算,如设计无规定时,按屋架或山墙中距增加200mm 计算。如两端出山，檩条长度算至博风板；连续檩条的长度按设计长度计算，其接头长度按全部连续檩木总长度的5%计算。檩条托木已计入相应的檩木制作安装项目中，不另计算。 二、屋面木基层工程量计算 屋面木基层,按屋面的斜面积计算。天窗挑檐重叠部分按设计规定计算,屋面烟囱及斜沟部分所占面积不扣除。 三、瓦屋面、型材屋面工程量计算 瓦屋面、型材屋面（包括挑檐部分）按设计图示尺寸以斜面积计算。也可按屋面的水平投影面积乘以屋面坡度系数以平方米计算。不扣除房上烟囱、风帽底座、风道、屋面小气窗、斜沟等所占面积，屋面小气窗的出檐部分不增加面积。
风荷载的修订内容 --修订了风压和雪压的基准值 --调整了地面粗糙度类别 --通过高度变化系数的修正，考虑地形地貌的影响 --在风荷载体型系数方面强调了风洞试验的意义 --明确区分主要承重结构和围护结构的风荷载，对围护结构给出相应的阵风系数，要求考虑封闭房屋的内压影响，对局部体型系数进行了调整 --对圆形截面的柔性结构增加横风向风振的计算 --对高层建筑群体提出考虑相互干扰的效应
风雪荷载基准值的调整 --- 设计基准期的概念 --- 统一的设计基准期采用50年 --基本雪压 雪荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上积雪自重的观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定。 --基本风压 风荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上10m 高度处10min 平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速，再考虑相应的空气密度，按公式 确定的风压。 --- 附录D 全面提供了确定风雪荷载 的方法和与设计有关的数据 2/200v w ρ=
风压高度变化系数 （曝露系数） 地面粗糙度分为A、B、C和D四类 A类——近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 B类——田野、乡村、丛林、丘陵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——有密集建筑群且房屋较高的城市市区
类 别 A B 各国规范 GB ISO ASCE GB ISO ASCE a 0.12 0.11 0.10 0.16 0.14 0.14 k p 1.38 1.40 1.40 1.0 1.0 1.0 类 别 C D 各国规范 GB ISO ASCE GB ISO ASCE a 0.22 0.22 0.22 0.30 0.31 0.33 k p 0.62 0.50 0.51 0.32 0.16 0.20 a μ2)10 (z k p z =
挖方放坡系数及计算公式：(1)挖方形或长方形地坑放坡工程量计算：计算公式：V=(a1+2 C+KH)×(a2+2 C+KH)×H+1/3K2 H3 式中：V=挖土方体积(立方米)；H=地坑深度(米)；a1=基础长度(米) ,a2==基础宽度(米)，C=工作面宽度(米)，K=坡度系数, 1/3K2 H3 =角锥体体积 其中：m＝ｂ/Ｈ Ｃ—工作面 根据方案取C=0.8,K=0.75 根据现场测量得H=1.887m 第一段：1轴～17轴×A轴～R轴 a1=64.000+1.375+1.175=66.550m a2=60.000+1.375+1.175=62.550m 代入公式： V1=（66.55+0.8×2+0.75×1.887）×（62.55+0.8×2+0.75×1.887）×1.887+1／3 ×(0.75×0.75×1.887×1.887×1.887)=8607.955m3 第二段：17轴～28轴×A轴～D轴 a1=51.900 a2=17.800+1.375+1.375=20.550m 代入公式：
V2=(51.90+0.8×2+0.75×1.887)×(20.55+0.8×2+0.75×1.887)×1.887+1／3×(0.75×0.75×1.887×1.887×1.887)=2443.200m3 塔吊基础方量： h1为原地面到基础底高，h2为塔吊承台高。 H=h1+h2=1.887+1.20=3.087m a1=5.600m a2=5.600m 代入公式： V3=5.6 ×5.6 ×3.087=96.808m3 2个车道斜坡: a1为坡长，a2为坡宽。 a1=7.000m a2=3.500m H=1.887m V4=1／2×7×1.887×3.5×2=46.232m3 总土方量：=V1+V2+V3+V4=8607.955+2443.200+46.232+96.808=11194.195 m3
风振系数及其计算取值公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
风振系数及其计算取值 科技名词定义 中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。此时风压应再乘以风振系数βz。风振系数βz与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。应用学科：资源科技（一级学科）；气候资源学（二级学科） 风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。当房屋高度大于30m、高宽比大于时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。（ PS:对于30m以下且高宽比小于的房屋建筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取β（z）=。对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。门式钢架也只需要考虑阵风系数。但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。） 《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。平均风的作用可用静力方法计算，而脉动风是随机荷载，它引起结构的振动，一般采用随机振动理论对其振动进行分析。风振系数是指结构总响应与平均风压引起的结构响应的比值。 阵风系数是考虑到瞬时风较平均风大而乘的系数，一般是阵风风速与时距10min的平均风速之间的比值。 风荷载影响较大的结构一般都要考虑风振系数，具体如何取值只能参考以往的相关类似工程。对于屋盖结构（如大跨度的看台）不应当成“围护结构”而只考虑阵风系数。 对于风振系数βz，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：高度小于30m的单层工业厂房仍可按以往实践经验不考虑风振系数，即取βz＝1。 对于阵风系数βgz，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：现行规范提供的阵风系数主要是对高层建筑的玻璃幕墙结构参考国外规范而加以制定的，但低矮房屋是否合适，仍需通过今后的设计和科研实践给以完善。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS 102：2002）提供的风荷载计算，是根据美国有关设计手册中的试验资料确定，更能符合实际，不妨按此参考执行。 风振系数把风成份中的脉动风引起的风振效应转换成等效静力荷载所乘的系数。 阵风系数是在不考虑风振系数时,考虑到瞬时风比平均风要大所乘的系数。
第１９卷第２期 Ｊ： 程 山学 Ｖｏｌｌ９Ｎｏ２ 竺：三』旦 文章编号：１０００－４７５０（２００２）０２．０５２－０６ ！翌２些！型２些皇竺窒 墅！：坠 大跨度平屋面的风振响应及风振系数 陆锋，楼文娟，孙炳楠 ｛浙江太学土木系．杭州３１００２７） 摘要：本文在有限元分析的基础上建立了大跨度平屋面结构在风荷载作用下的Ｍ振响应谱分析方法．并采用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱和由风洞试验得到的屋盖表面的平均风压分布系数计算了屋面的风振响应及风振系数。文中还深入探讨了屋面刚度、来流风速及风向等参数对太跨度平屋面竖向风振响应及风振系数的影响。计算表明：①大跨度平尾面的竖向风振响应丰要是由第一振型所支配，高阶振型对属面板竖向风振响应的影响很小；②屋面刚度及来流风速对人跨度平屋面的轻向风振响应影响比较大，但对位移风振系数的影响不太明显：③在工程设计中，建议粟用位移风振系数来计算大跨度平屋面的等效静力风荷载。 关键词：大跨度平屋面；有限元；谱分折方法；风振响应：风振系数中图分类号：ＴＵ３ＩＩ．３ 文献标识码：Ａ １ 前言 对于风流场中的屋面结构．由于在檐角处出现 本文的主要目的是结合有限元方法推导出大跨度平屋面结构在风荷载作用下的风振响应谱分析方法；然后采用Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱和由风洞试验得到的屋盖表面的平均风压分布系数来计算这种屋面的风振响应及风振系数：最后通过讨论屋面刚度、来流风速及风向等参数对大跨度平屋面竖向风振响应及风振系数的影响，得出～些有益的结论，为进一步深入研究奠定基础。 来流附面层的分离而引起复杂的绕流现象以及作用在屋面结构上的气动力的复杂性，使得它常常成为风工程研究的主要对象。许多研究者对某些特定外形的屋面风荷载进行了研究，并做了大量的风洞试验，例如：双坡屋面…、四坡屋面１２１、有女儿墙的平屋面ｐＪ、弧状屋面Ｈ１及柱形和球形屋面【５Ｉ等。由于这
屋面坡度系数 屋面坡度系数就是屋面最低与最高点的高度差（相对于水平面）与最低点与最高点之间水平距离之比，主要运用数学里的三角函数知识，主要运用于计算房屋安全性等方面，是房屋安全方面的重要系数，主要运用三角函数中的正切公式：tan∠ A=∠A的对边长/∠A的邻边长， tanA=sinA/cosA=a/ b tan A记为∠A的正切。 设屋面与水平面夹角为∠A，最高点高度为a，最低点高度为b，最高点与最低点间距为c，那么房屋坡度系数计算公式为：tan∠A=（a-b)/c 一般：以百分比来表示的正切函数，来说明平顶屋面的坡度。 如果一个坡面屋顶，底面长10米，坡顶高点比低点的高度差是20厘米，坡度就是 2 ％。 放坡系数 土壁边坡坡度以基高h与底宽b之比表示。 (1) 边坡坡度=h/b=--------（分式格式）=1:m，m为放坡系数，m= b/h 即横直角边与竖直角边的比值为放坡系数 1米5为起点．0.33的系数．如果是4米？ b/h=m=0.33
h=4m b==4 x 0.33=1.32m，则边坡宽度b为1.32m。 补充一下，在建筑中，地基地坑放坡起点一般以基坑底为放坡起点。屋面保温层一般以屋面边沟边为放坡起点。 管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下： (1)挖土深度在lm以内，不考虑放坡； (2)挖土深度在1.0lm～2.00m，按l：0.5放坡； (3)挖土深度在2.0lm～4.00m，按l：0.7放坡； (4)挖土深度在4.01m～5.00m，按1：1放坡； (5)挖土深度大于5m，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡。 由《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041－2000）4.1.2中表4.1.2表明挖地基不支护加固的坑壁的坡度为： 坑壁土类坡顶有荷载坡顶有静载坡顶有动荷载 砂类土 1：1 1：1.25 1：1.5 卵石、砾类土 1：0.75 1：1 1：1.25 粉质土、粘质土 1：0.33 1：0.5 1：0.75 极软岩 1：0.25 1：0.33 1：0.67 软质岩 1：0 1：0.1 1：0.25 硬质岩 1：0 1：0 1：0 适用于基坑深度5米以内，坑壁土类按现行《公路土工试验规程》（JTJ051）划分。
建筑结构荷载规范·风荷载·顺风向风振和风振系数 编制日期：2002-3-1 点击：344 人次如果公式不能正确显示，您需要安装IE6和MathPlayer 7.4.1对于基本自振周期T1 大于0.25s 的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及对于高度大于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。风振计算应按随机振动理论进行，结构的自振周期应按结构动力学计算。 注:近似的基本自振周期T1 可按附录E 计算。 7.4.2对于一般悬臂型结构，例如构架、塔架、烟囱等高耸结构，以及高度大于30m，高宽比大于1.5 且可忽略扭转影响的高层建筑，均可仅考虑第一振型的影响，结构的风荷载可按公式(7.1.1-1)通过风振系数来计算，结构在z 高度处的风振系数βz可按下式计算: `β_z=1+(ξv varphi_z)/μ_z`(7.4.2) 式中`ξ`—脉动增大系数； `v`—脉动影响系数； `v varphi_z`—振型系数； `μ_z`—风压高度变化系数。 7.4.3脉动增大系数，可按表7.4.3 确定。
注：计算`ω_0T_1^2`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乘以1.38、0.62 和0.32 后代入。 7.4.4脉动影响系数，可按下列情况分别确定。 1结构迎风面宽度远小于其高度的情况(如高耸结构等): 1) 若外形、质量沿高度比较均匀，脉动系数可按表7.4.4-1 确定。 2) 当结构迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化时，表7.4.4-1 中的脉动影响系数应再乘以修正系数`θ_B`和`θ_voθ_B`应为构筑物迎风面在z 高度处的宽度Bz 与底部宽度`B_o` 的比值；`θ_ν`可按表7.4.4-2 确定。
土方放坡系数(m): (如图所示)是指土壁边坡坡度的底宽 b 与基高h 之比，即m=b/h 计算 1、 在建筑中，放坡应该从垫层的上表面开始 ； 2、 管线土方工程定额，对计算挖沟槽土方放坡系数规定如下: (1)挖土深度在lm 以内，不考虑放坡； ⑵挖土深度在 1.01m ?2.00m ，按1:0.5放坡； ⑶挖土深度在 2.01m ?4.00m ，按1:0.7放坡； ⑷挖土深度在 4.01m ?5.00m ，按1:1放坡； (5)挖土深度大于5m ，按土体稳定理论计算后的边坡进行放坡 注意: 计算工程量时，地槽交接处放坡产生的重复工程量不予扣除。 因土质不好，基础处理采用挖土、换土时，其放坡点应从实际挖深开始。 在挖土方、槽、坑时，如遇不同土壤类别 ，应根据地质勘测资料分别计算。 边坡放坡系数可根据各土壤类别及深度加权取定 土方放坡系数
这张表的数据并不是在每个地方都适用，只是通用规则，根据2009年新规范讲义： 土类单一土质时，普通土（一二类）开挖深度大于1.2米开始放坡（K=0.50）,坚土（三四类）开挖深度大于1.7米开始放坡（K=0.30）。 土类混合土质时，开挖深度大于1.5米开始放坡，然后按照不同土质加权计算放坡系数K 0 建筑工程施工手册中对放坡系数的规定放坡高度、比例确定表 土壤类别放坡深度规定 （m） 咼于宽之比 人工 挖土 机械挖土 坑内 作业 坑上 作业 ' 、_ 二 超过1.20 1 : 1 : 1: 类土0.50.330.75 1 : 1 : 1 : 三类土超过1.50 0.330.250.67 1: 1 : 1: 1四类土超过2.00 0.25 0.10 0.33 注：1.沟槽、基坑中土壤类别不同时，分别按其土壤类别、放坡比例以不同 土壤厚度分别计算； 2.计算放坡工程量时交接处的重复工程量不扣除，符合放坡深度规定时 才能放坡，放坡高度应自垫层下表面至设计室外地坪标高计算。
风振系数及其计算取值 科技名词定义 中文名称：风振系数英文名称：wind vibration coefficient 定义：脉动风压引起高耸建筑物的动力作用。此时风压应再乘以风振系数B z。风振系数B z与风速、脉动结构的尺度、结构固有频率、振型、结构组织以及地面粗糙度等有关。应用学科：资源科技(一级学科) ；气候资源学(二级学科) 风振系数是指风对建筑物的作用是不规则的，风压随风速、风向的紊乱变化而不停地改变。通常把风作用的平均值看成稳定风压或平均风压，实际风压是在平均风压上下波动的。平均风压使建筑物产生一定的侧移，而波动风压使建筑物在该侧移附近左右振动。对于高度较大，刚度较小的高层建筑，波动风压会产生不可忽略的动力效应，在设计中必须考虑。目前采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在风压值上乘以风振系数。当房屋高度大于30m高宽比大于1.5时，以及对于构架、塔架、烟囱等高耸结构，均考虑风振。(PS:对于30m以下且高宽比小于 1.5的房屋建 筑，可以不考虑脉动风压影响，此时风振系数取B( z) =1.0。对于低矮、刚度比较大的结构，脉动风压引起的结构振 动效应比较小，一般不需要考虑脉动风振作用，而仅考虑平均风压作用。但是为了考虑脉动风压的影响，还是引入一个与风振系数不同的参数：阵风系数。阵风系数考虑的是脉动风压的瞬间增大系数，即脉动风压的变异效应。门式钢架也只需要考虑阵风系数。但是门式钢架规程中没有采用阵风系数。而参照美国的规范弄的，这个规范里的体型系数也是参考美国的，规程中解释已经考虑了阵风系数。这与荷载规范GB5009中的体型系数不一样。) 《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)在计算风荷载时提到了这两个系数，但是在结合实际工程使用中，结构上的风荷载可分为两种成分：平均风和脉动风。对应地，风对结构的作用也有静力的平均风作用和动力的脉动风作用。平均风的作用可用静力方法计算，而脉动风是随机荷载，它引起结构的振动，一般采用随机振动理论对其振动进行分析。风振系数是指结构总响应与平均风压引起的结构响应的比值。 阵风系数是考虑到瞬时风较平均风大而乘的系数，一般是阵风风速与时距10min 的平均风速之间的比值。 风荷载影响较大的结构一般都要考虑风振系数，具体如何取值只能参考以往的相关类似工程。对于屋盖结构(如大跨度的看台)不应当成“围护结构”而只考虑阵风系数。 对于风振系数B z,中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：高度小于30m的单层工业厂房仍可按 以往实践经验不考虑风振系数，即取B z= 1。 对于阵风系数B gz，中国建筑科学研究院建筑结构研究所规范室的意见是：现行规范提供的阵风系数主要是对高层建筑的玻璃幕墙结构参考国外规范而加以制定的，但低矮房屋是否合适，仍需通过今后的设计和科研实践给以完善。《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》 (CECS 102：2002)提供的风荷载计算，是根据美国有关设计手册中的试验资料确定，更能符合实际，不妨按此参考执行。 风振系数把风成份中的脉动风引起的风振效应转换成等效静力荷载所乘的系数。 阵风系数是在不考虑风振系数时, 考虑到瞬时风比平均风要大所乘的系数。