第4章 风荷载 [兼容模式]
- 格式:pdf
- 大小:1.71 MB
- 文档页数:59
风荷载计算步骤一、引言风荷载计算是工程设计中非常重要的一项内容,它涉及到建筑物、桥梁、塔吊等工程设施的稳定性和安全性。
本文将介绍风荷载计算的步骤,帮助读者了解风荷载计算的基本原理和方法。
二、确定设计风速风荷载计算的第一步是确定设计风速。
设计风速是指在设计寿命期间内,某一特定地点上的平均风速。
确定设计风速需要参考相关的气象数据和规范,考虑地理位置、地形特征、气象条件等因素,以确保计算结果的准确性。
三、选择风压系数在进行风荷载计算时,需根据建筑物或结构物的形状和尺寸选择相应的风压系数。
风压系数是指单位面积上的风压力与动压的比值。
常用的风压系数有平面、曲面、圆柱体等,根据具体情况选择合适的系数进行计算。
四、计算风荷载根据确定的设计风速和选择的风压系数,可以计算出风荷载。
风荷载是指风对建筑物或结构物表面的作用力。
根据风压系数和结构物的投影面积,可以得到单位面积上的风荷载。
根据结构物的形状和布置,将单位面积上的风荷载乘以相应的面积,即可得到整体的风荷载。
五、设计风荷载分析在计算得到整体的风荷载后,需要进行设计风荷载分析。
设计风荷载分析是指根据风荷载的大小和方向,对建筑物或结构物进行稳定性分析。
通过分析结构物的受力情况,确定结构物的抗风能力是否满足设计要求,若不满足,则需要采取相应的加固措施。
六、风荷载施加位置确定在设计风荷载分析中,还需要确定风荷载施加的位置。
不同的建筑物或结构物在受风荷载时,其受力情况会有所不同。
通过施加风荷载的位置,可以进一步分析结构物的受力分布和变形情况,为设计提供依据。
七、风荷载计算结果验证在完成风荷载计算后,还需要对计算结果进行验证。
验证的目的是确定计算结果的准确性和合理性。
可以通过对已建成的建筑物或结构物进行实测,与计算结果进行对比,以验证计算方法的正确性。
若验证结果与计算结果相符,则说明风荷载计算是可靠的。
八、风荷载计算结果应用根据风荷载计算的结果,可以进行工程设计和施工。
根据计算结果确定结构物的尺寸、材料和施工方法,以确保结构物的稳定性和安全性。
欢迎共阅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(KN/m2)按下式计算:1.1.1基本风压按当地空旷平坦地面上50年一遇按公式 其中的单位为,kN/m 2。
也可以用公式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。
规范以粗糙度类别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。
23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1.1.4米且高宽比的房屋,以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
且可忽略扭转的结构在高度处的风振系数○1g为○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: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),B为房屋宽度(m)。
○3对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑,、为系数,按下表取值:为结构第一阶振型系数,可由结构动力学确定,对于迎风面宽度较大的高层建筑,当剪力墙和框架均其主要作用时,振型系数查下表,其中H为结构总高度,结构总高度小于等于梯度风高度。
为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数,分别按下式计算:B。
风荷载介绍风荷载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。
基本风压中国规定的基本风压w0 以一般空旷平坦地面、离地面10米高、风速时距为10分钟平均的最大风速为标准,按结构类别考虑重现期(一般结构重现期为30年,高层建筑和高耸结构为50年,特别重要的结构为100年),统计得最大风速v(即年最大风速分布的96.67%分位值,并按w0=ρv2/2确定。
式中ρ为空气质量密度;v为风速)。
根据统计,认为离地面10米高、时距为10分钟平均的年最大风压,统计分布可按极值I型考虑。
基本风压因地而异,在中国的分布情况是:台湾和海南岛等沿海岛屿、东南沿海是最大风压区,由台风造成。
东北、华北、西北的北部是风压次大区,主要与强冷气活动相联系。
青藏高原为风压较大区,主要由海拔高度较高所造成。
其他内陆地区风压都较小。
风速风速随时间不断变化(图1),在一定的时距Δt内将风速分解为两部分:一部分是平均风速的稳定部分;另一部分是指风速的脉动部分。
为了对变化的风速确定其代表值作为基本风压,一般用规定时距内风速的稳定部分作为取值标准。
平均时距按风速记录为确定最大平均风速而规定的时间间隔(图1)。
规定的时距愈短,所得的最大平均风速愈大,也即基本风压愈大。
当前世界各国所采用的平均时距标准并不一致,例如,中国时距取10分钟,苏联取2分钟,英国根据建筑物或构件的尺寸不同,分别取3秒、5秒和15秒,日本取瞬时。
美国以风程1609.3米(1英里)作为确定平均风速的标准,这相当于对不同风速取不同的平均时距。
因而各国基本风压值的标准也有差别。
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。
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按下式计算: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年一遇的最大值确定的风速V0(m/s)按公式确定。
但不得小于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年一遇的风压。
《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μz《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;高度(m)地面粗糙类别计算公式A类地区=(z/10)B类地区= (z/10)C类地区=(z/10)D类地区=(z/10)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μs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大小。
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-2确定各个表面的风载体型系数或由风洞试验确定。
几种常用结构形式的风载体型系数如下图注:“+”代表压力;“-”代表拉力。
4.风振系数βz风振系数βz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。
风荷载作用一说到风荷载作用,相关建筑人士还是比较陌生的,风荷载基本概况如何?风荷载作用特点是什么?以下是为建筑人士风荷载基本内容,具体内容如下:下面通过本网站建筑知识专栏的知识整理,风荷载基本概况如下:风荷载是空气流动对工程结构所产生的压力。
风荷载作用特点:风荷载是指风遇到建筑物时在建筑物表面上产生的一种压力或吸力。
风压的变化可分为两部分:一是长周期部分,其值常在10分钟以上;二是短周期部分,常常只有几秒钟左右。
为了便于分析,常把实际风压分解为平均风压与脉动风压两部分。
考虑到风的长周期大大地大于一般结构的自振周期,因此平均风压对结构的作用相当于静力作用。
脉动风压周期短,其强度随时间而变化,其作用性质是动力的,将引起结构振动。
因此风具有静态和动态两种特性。
在单层厂房或多层建筑结构设计中,一般仅考虑风的静力作用效应,但对高层建筑和高耸结构,则必须考虑风压脉动对结构的作用与影响。
风荷载的大小及其分布非常复杂,除与风速、风向有关外,还与建筑物的高度、形状、表面状况、周围环境等因素有关。
作用于建筑物上的风压值及其分布规律,一般可通过实测或风洞试验来获得。
对于重要的未建成的建筑物,为得到与实际更吻合的风荷载值,不但要以建筑物本身为模型进行风洞试验,而且还要做以所设计建筑物为中心的一定范围内的包括邻近建筑物及地面粗糙度的模型试验。
1. 力的三要素:作用点风力没有点只有面;方向风力方向不恒定;大小风力大小变化无常。
2. 有风压,结构上就有迎风面正压和背风面负压;3. 风压大小随结构高度变化;4. 风荷载大小因房屋所处环境地面粗糙程度而不同;5. 风荷载大小因房屋体形各部不同而不同;6. 风荷载频率变化产生风振等。