高层建筑及其围护结构的基本风压取值

基本分压及规定一、引 言随着科学技术和国民经济的发展，高层建筑和高耸结构的建设在全国呈现出迅猛发展的态势，风灾对高层建(构)筑物的破坏越来越引起人们的重视。

狂风暴雨酿成屋毁人亡、公交瘫痪。

国内外统计资料表明，在所有的自然灾害中，风灾造成的损失最大。

我国是世界上台风、龙卷风等风灾最集中的地区之一。

根据统计，1982~1990年期间，台风造成的年平均损失达41.6l 亿元人民币；1992年共有8次热带气旋在我国华南沿海登陆，直接经济损失达126亿人民币，可见风灾是自然灾害中对现代城市高层建筑危害最大之一。

2004年l4号台州遭遇到了自1956年以来风速最大、风力最强、持续时间最长的超强台风“云娜”，造成了重大创伤。

专家对此进行了分析并建议：根据国家现行风荷载规范规定，结合台州实际，进行风荷载科学取值。

基本风压数据的提供就成了关键中的关键。

然而当地大部分设计师引用周边地区的气象数据，更有甚者引用省外的气象数据，再者其引用的基本风压值未考虑近年气象要素资料，绝大部分用的是80年代以前的气象要素；对于不同的建筑物不同的用途，采用同一气象要素对基本风压的数值偏差埋下了伏笔。

所以可见如何科学的计算风压，它关系到整个建筑物的安全性和是否经济，风压考虑太大，会增加建筑成本；风压考虑太小，会造成坍塌事故。

二、风速与风压的关系及基本风压概念的引入空气从气压大的地方向气压小的地方的流动形成了风，当气流在建筑物前受阻壅塞时，形成了高压气幕。

流速越大，对建筑物的压力也越大。

但这层高压气幕对后来的气流起到了缓冲的作用，使得流速降低。

建筑物所受压力因而也随之减小。

当流速减小到一定程度时，后而接踵而至的气流又继续加强使建筑物前的流速获得新的较大的速度，从而又在建筑物前形成高压气幕。

流速一大一小连续地变化，使建筑物的压力即风压也因之发生变化。

由伯努利定律知，22212122p gv p gv +=+γγ其中1v 为自由气流的速度。

3、1、3 风荷载建筑物受到得风荷载作用大小,与建筑物所处得地理位置、建筑物得形状与高度等多种因素有关,具体计算按照《荷载规范》第7章执行。

1、风荷载标准值计算垂直于建筑物主体结构表面上得风荷载标准值W K ,按照公式(3、1-2)计算:βz ——高度Z 处得风振系数,主要就是考虑风作用得不规则性,按照《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,不但与建筑物得平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成得角度有关,而且还与建筑物得立面处理、周围建筑物得密集程度与高低等因素有关,一般按照《荷载规表3、1、10 建筑物体型系数取值表注1:当计算重要且复杂得建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算得建筑物,风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。

注4:当多栋或群集得建筑物相互间距离较近时,宜考虑风力相互干扰得群体作用效应。

一般可将单体建筑得体型系数乘以相互干扰增大系数,该系数可参考类似条件得试验资料确定,必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,计算局部上浮风荷载作用时,体型系数不宜小于2、0。

注4:验算表面围护结构及其连接得强度时,应按照《荷载规范》7、3、3规定,采用局部W W z s z k μμβ=)21.3(-风压力体型系数。

(2)风压高度变化系数µz设置风压高度变化系数,主要就是考虑建筑物随着高度得增加风荷载得增大作用。

对于位于平坦或稍有起伏地形上得建筑物,其风压高度变化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中列出了常用风压高度变化系数得取值要求。

表3、1、11 风压高度变化系数A类:近海海面、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得乡镇与城市郊区;C类:有密集建筑群得城市市区;D类:有密集建筑群与且房屋较高得城市市区。

8风荷载8.1 风荷载标准值及基本风压影响结构风荷载因素较多，计算方法也可以有多种多样，但是它们将直接关系到风荷载的取值和结构安全，要以强制性条文分别规定主体结构和围护结构风荷载标准值确实定方法，以到达保证结构安全的最低要求。

对于主要受力结构，风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉动风引起结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。

由于在高层建筑和高耸结构等悬臂型结构的风振计算中，往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用平均风压乘以风振系数βz ，它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。

对非悬臂型的结构，如大跨空间结构，计算公式〔8,1.1-1〕中风荷载标准值也可理解为结构的静力等效风荷载。

对于围护结构，由于其刚性一般较大，在结构效应中可不必考虑其共振分量，此时可仅在平均风压的基础上，近似考虑脉动风瞬间的增大因素，可通过局部风压体型系数μsl 和阵风系数βgz 来计算其风荷载。

基本风压确实定方法和重现期直接关系到当地基本风压值的大小，因而也直接关系到建筑结构茌风荷载作用下的安全，必须以强制性条文作规定。

确定基本风压的方法包括对观测场地、风速仪的类型和高度以及统计方法的规定，重现期为50年的风压即为传统意义上的50年一遇的最大风压。

基本风压w 0是根据当地气象台站历年来的最大风速记录，按基本风速的标准要求，将不同风速仪高度和时次时距的年最大风速，统一换算为离地10m 高，自记10min 平均年最大风速数据，经统计分析确定重现期为50年的最大风速，作为当地的基本风速υ0，再按以下贝努利公式计算得到：20021ρυ=w 详细方法见本标准附录E 。

对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木主体结构，这类结构风荷载很重要，计算风荷载的各种因素和方法还不十分确定，因此基本风压应适当提高。

结合《工程结构通用规范》，浅谈风荷载的各种系数【摘要】2021年7月15日，住建部网站发布了13本全文强制规范，自2022年1月1日起实施。

各本通用规范均为强制性建设规范，全部条文必须严格执行，并且工程建设标准相关强制性条文同时废止。

现行工程建设标准中有关规定与本规范不一致的，以本规范的规定为准。

本文旨在通过对比新增《工程结构通用规范》（以下简称新《工通规》）与现行规范的异同，明确新《工通规》4.6.5条中风荷载放大系数（包括主要受力结构、维护构件）的本质、用处以及与现行各主要结构设计规范中风荷载放大系数β的关系。

【关键词】新《工通规》；风荷载；风振；风敏感【引言】新《工通规》施行已有数月，但相信仍然有不少结构设计同行不清楚新《工通规》对于现行各规范的具体变化，更不用说摸清其与现行各规范的关系，而风荷载的放大系数在《门刚规范》、《高规》、《高钢规》、《烟囱规范》、《荷载规范》都有着具体规定，这些系数与《工通规》中的风荷载放大系数关系如何，本文将一一探讨，当中有不妥之处，还望指正。

一、《工通规》对《门刚规范》、《荷载规范》的影响现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012中第8.1.1条，已在新《工通规》中明确废止，但此条文对于我们理解风荷载各个系数的本质及来龙去脉仍然有着极大的意义。

《荷规》8.1.1条中，风荷载标准值需考虑的系数有：高度Z处的风振系数βz、阵风系数βgz、风荷载体型系数μs、风压高度变化系数μz。

其中，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，风振系数是风对建筑物作用的不规则性、风压随风速风向的紊乱变化而不停地改变的一种表征。

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。

荷载规范就是采用加大风荷载的办法来考虑这个动力效应，在基本风压值上乘以风振系数。

综述风荷载与高层建筑结构1引言按作用方向分类，建筑结构除了抵抗竖向作用力之外，还要承受水平作用，最主要的就是承受风荷载和水平地震荷载。

高层建筑结构设计往往水平荷载起着决定性作用，随着建筑层数的增加，高度的增加，体型复杂性系数加大，风荷载更是成为高层建筑结构设计的控制要素。

本文仅对风荷载的定义和结构设计要点做如下浅析：2风荷载的含义2.1风荷载定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。

风荷载标准值w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。

2.2风荷载标准值计算当计算主要围护结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：Wk=βzµsµzW0式中Wk为风荷载标准值（KN/m2），βz为高度处的风振系数，µs为风荷载体型系数，µz为风压高度变化系数，W0为基本风压。

2.1.1基本风压基本风压是指某一地区，风力在迎风表面产生的标准值，是某一地区风荷载的设计标准。

基本风压是以当地比较空旷平坦的地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准，按基本风压=最大风速的平方/1600确定的风压值（《建筑荷载规范》附录）。

基本风压对高层建筑物的经济、适用、耐久性有密切关系。

基本风压按照《建筑结构荷载规范》附表中给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3KN/m2。

对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，承载力计算时候基本风压均须提高。

一般情况下，高度在60m以上的高层建筑可按100年一遇风压值采用。

2.1.2风压高度变化系数风压高度变化系数是反映风压随不同场地、地貌和高度变化规律的系数。

以规定离地面高度的风压为依据，为不同高度风压与规定离地面高度风压的比值。

该系数按照地面粗糙度确定，可分为A、B、C、D四类。

A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、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。

万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据中美日三国规范高层结构风荷载标准值对比作者：张军锋， 葛耀君， 柯世堂， 赵林， ZHANG Jun-feng， GE Yao-jun， KE Shi-tang， ZHAO Lin作者单位：同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092刊名：湖南大学学报（自然科学版）英文刊名：Journal of Hunan University(Natural Sciences)年，卷(期)：2011,38(10)被引用次数：2次参考文献(16条)1.张相庭结构风工程 20062.张相庭国内外风荷载规范的评估和展望[期刊论文]-同济大学学报(自然科学版) 2002(05)3.金新阳亚太地区各国风荷载规范的现状和发展趋势 20034.ZHOU Y;KIJEWSKI T;KAREEM A Along-wind load effects on tall buildings:comparative study of major intemational codes and standards 2002(06)5.HOLMES J D Developments in codification of wind loads in the Asia pacific 20096.周印高层建筑静力等效风荷载和响应的理论与实验研究[学位论文] 19987.黄韬颖中美澳三国风荷载规范的比较 19988.GB 50009-2001.建筑结构荷载规范 20069.ANSI ASCE7-2005.Minimum design loads for buildings and other structures 200510.Recommendations for loads on building(2004) 200411.JTG/T D60-01-2004.公路桥梁抗风设计规范 200412.DURST C S Wind speeds over short periods of time 196013.SIMIU E;SCANLAN R H Wind effects on structures 199614.KAREEM A;ZHOU Y Gust loading factor-past,present and future[外文期刊] 2003(12/15)15.ZHOU Y;KAREEM A Gust loadling factor:new molel[外文期刊] 2001(02)16.JGJ3-2002.高层建筑混凝土结构技术规程 2002引证文献(3条)1.陈鑫.李爱群.王泳.张志强国内外规范自立式高耸结构等效风荷载及响应比较[期刊论文]-建筑结构学报 2014(4)2.邓洪洲.段成荫新荷载规范修订对输电塔风荷载计算的影响研究[期刊论文]-振动与冲击 2013(20)3.童乐为.金健.周锋中欧温室规范中风荷载取值的对比[期刊论文]-农业工程学报 2013(21)引用本文格式：张军锋.葛耀君.柯世堂.赵林.ZHANG Jun-feng.GE Yao-jun.KE Shi-tang.ZHAO Lin中美日三国规范高层结构风荷载标准值对比[期刊论文]-湖南大学学报（自然科学版） 2011(10)。