高层建筑风荷载计算方法

第 1 页 共 5 页 高层建筑结构设计中的风荷载

随着现在建筑美学的发展和使用功能的要求，现代建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展。因此在结构设计中风荷载越来越重要，有时至起决定性的作用。该文主要阐述作用在结构上的风压、风力和风振系数、高层建筑结构风振系数和风振响应的精确方法，并介绍了高层建筑的风振控制的多种方法。

目前世界上正在经历着史无前例的高层、超高层建筑建设高峰。芝加哥西尔斯大厦（Sears tower）曾以443m的高度稳坐世界最高建筑物宝座26年。而现在世界上，拟建、在建和已建的400m以上的结构有37栋，尤以正在建造且已超过700m的迪拜大厦（Burj Dubai）为首。发达国家甚至提出了千米高度量级的“空中城市”的概念。随着结构高度的增加和高强材料的使用，低阻尼、高柔结构的风振响应更加显著，使得强风作用下的结构风荷载成为结构安全性和舒适性设计的控制荷载。

从Davenport最早将随机概念和方法引入建筑结构的抗风研究30多年以来，在建筑结构的顺风向荷载及响应的研究方面，已逐渐形成比较完善的计算理论和方法，主要成果也反映在多数国家的建筑结构荷载规范中。

风的特征及风压

风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球上大气加热和温度 第 2 页 共 5 页 上升的不均匀性，从而在地球相同高度的两点之间产生压力差，这样使不同压力差的地区产生了趋于平衡的空气流动，便形成了风。

大量的统计资料表明，近地风的平均风速随着高度的升高而增大，同时对应于不同的地面粗糙度具有不同的变化规律。通常可采用风速剖面来描述平均风。平均风剖面是微气象学研究风速变化的一种方法。目前，气象学家认为用对数律表示大气底层强风风速廓线比较理想，其表达式为

式中——大气底层内 高度处的平均风速；

——摩擦速度或流动剪切速度；

K——卡曼（Karman）常数，k 0.40；

高层建筑风荷载计算

高层建筑风荷载计算，这可是个相当有趣但又有点复杂的话题呢！

咱先来说说啥是风荷载。简单来讲，风荷载就是风对高层建筑施加的力。想象一下，在刮大风的日子里，你走在路上是不是感觉被风推着走或者拽着走？高层建筑也是一样，风会使劲儿“推搡”它们。

我记得有一次，我去一个正在施工的高层建筑工地参观。那天天公不作美，风特别大。我站在远处，就看到那个高楼好像在风中微微颤抖。工地上的塔吊也被风吹得晃来晃去，吓得我心里直犯嘀咕。

风荷载的计算可不简单，要考虑好多因素。比如说风速，风刮得越快，施加的力就越大。还有建筑的形状、高度、朝向等等。如果建筑是个四四方方的形状，那受到的风荷载可能相对均匀些；但要是造型奇特，像那种有很多凹凸面或者弯曲部分的，风荷载的分布就变得复杂啦。

而且呀，不同地区的风况也不一样。有些地方常年风大，有些地方只是偶尔来一阵狂风。所以在计算风荷载时，还得参考当地的气象资料。

计算风荷载的方法也有好几种。像什么规范法、风洞试验法等等。规范法呢，就是按照国家或者行业的标准公式来算，相对简单直接，但可能不够精确。风洞试验法就高级多了，把建筑模型放到风洞里，模拟实际的风环境，这样得出的数据更准确，但成本也高。 对于设计师来说，算准风荷载可太重要了。要是算少了，风一吹，建筑可能就不安全，出现裂缝、摇晃甚至倒塌；要是算多了呢，又会造成材料的浪费，增加成本。

再举个例子，有个设计师朋友跟我吐槽，他之前负责的一个项目，因为风荷载计算有点偏差，导致在施工过程中发现一些结构部件的强度不够，不得不重新设计和加固，不仅耽误了工期，还让甲方很不满意。

总之，高层建筑风荷载计算可不是闹着玩的，得认真对待，综合考虑各种因素，才能保证建筑既安全又经济。这就像是给高层建筑穿上一件合适的“防风衣”，让它们在风中稳稳地站立。希望以后的技术越来越先进，能让风荷载的计算更加准确可靠，让我们的高楼大厦都能经受住风的考验！

风荷载对高层建筑物的影响

摘要：随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。一般而言，高层建筑物占地面积少，建筑面积大，造型独特，相对集中。这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。但是高层建筑物上风荷载也越来越大，导致水平荷载不断增大。因此，高层建筑物需要较大的承载力和刚度来解决水平荷载的问题。

关键词：风载荷 高层建筑物 影响

风是紊乱的随机现象风对建筑物的作用十分复杂，规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法；摩天大楼可能造成很强的地面风，对行人和商店有很大影响；当附近还有别的高层建筑时，群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。风对建筑物表面的作用力大小，与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。

一、风荷载的形成

风荷载是空气流动形成的，对建筑物的作用是不规则的，风荷载实际上是一种随机时变活荷载，但不同于一般活荷载（楼面和屋面活荷载、吊车荷载、雪荷载）。为了结构设计方便，迄今为止，世界各国的高层建筑结构设计，都是将风荷载转换为确定性的静力等效风。

风对建筑物的影响不仅仅是风声，主要是风荷载对水平位移的影响。具体到多少米会有影响，要看当地气候特点、风力状况、场地特征、建筑物体型等等因素。

总风荷载与局部风荷载总风荷载是指建筑物的各个表面所受风荷载的合力，是沿建筑物变化的线荷载，通常按建筑物的主轴方向计算。局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位，考虑风压对局部某些构建的不利作用时考虑的风荷载，考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台雨篷等悬挑构件。

风荷载与楼层高度有关，越高风压越大，但不是简单的正比关系。对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按规范取值确定。对于山区的建筑物，风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正。

二、风荷载对高层建筑物的影响

高层建筑风荷载计算

风荷载是空气流动对工程结构所产生的压力。风荷载 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。

高层建筑风荷载需要结合建筑物实际情况进行判定，也需要符合相关的内容要求，主要的基本要求如下：

对一些较柔的高层建筑，风荷载是结构设计的控制因素随着建筑物高度的增高，风荷载的影响越来越大。高层建筑中除了地震作用的水平力以外，主要的侧向荷载是风荷载，在荷载组合时往往起控制作用。因此，高层建筑在风荷载作用下的结构分析与设计引起了研究人员和工程师们的重视。

基本风压值wo系以当地比较空旷平坦地面上离地lOm高统计所得的50年一遇10rain平均最大风速vo为标准，按WO 1／2pv确定的风压值。它应根据《荷载规范》中附表D．4采用，但不得小于0．3kN.对一般的高层建筑，用《荷载规范》中所给的wO乘以1．1后采用；对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，其基本风压值应按年重现期的风压值采用。

风荷载体型系数确定风荷载体型系数us是一个比较复杂的问题，它不但与建筑的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物密集程度及其高低等有关。当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。空气流动产生的涡流，对建筑物局部则会产生较大的压力或吸力。

①整个迎风面上均受压力，其值中部最大，向两侧逐渐减小。沿高度方向风压的变化很小，在整个建筑物高度的言一号处稍大，风压分布近似于矩形。

②整个背风面上还受吸力，两侧大、中部略小，其平均值约为迎风面风压平均值的75％左右。沿高度方向，风压的变化也很小，更近似于矩形分布。

③整个侧面，在正面风力作用下，全部受吸力，约为迎风面风压的80％左右。