风荷载计算解析
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一、集热器风荷载1、集热器受力分析集热器最大受风面积为集热面外形面积:S=1.93×2.45×sin45°=3.207m2受力分析如下图:根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001,取酒泉地区重现期50年的风压0.55kN/㎡即550N/㎡计算,则最不利情况是集热器无水且吹北风时(因为有水时,重力增大有利于集热器抗风),此时受风力为F风=500N/㎡×3.207㎡=1603.54N当集热器处于平衡状态时,由以上受力分析列出F风x+G x=N xF风y+N y= G y其中G=118.18kg×9.8N/kg=1158.164NF风x=F风cos45°=1603.54N×0.707=1133.85NF风y=F风sin45°=1603.54N×0.707=1133.85NG x=Gsin45°=1158.164N×0.707=818.82 NG y=Gcos45°=1158.164N×0.707=818.82 N+G x=1133.85N +818.82 N=1952.67N则:N x=F风xN y=G y—F风y=1133.85N—818.82 N=315.03N由上述数据知:a、N y>0,说明在Y方向集热器还是受到钢结构的支撑力,即螺拴还没有受到拉力,故不需要校核螺拴的抗拉强度b 、沿X 方向,螺拴受剪切力为: F =1952.67N /18=108.48N 采用的是Ф8的螺拴,截面积: A =π(2d )2=50.24×10-6㎡ 螺拴受到的剪切力: τ=A F =26-1050.2448.108mN =2.16MPa 性能等级代号为3.6(最低)的螺拴能承受的最大剪应力 安全系数S =2.16MPa90MPa =41.67 可见,集热器受到的风荷载影响极小。
12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。
2.1风向垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值(基本风压50年一遇³,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。
2.2.32.2.4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。
2.2.6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:○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: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:○3脉动风荷载的背景分量因子,对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑,计算方法如下:、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≤2H,H为结构总高度,结构总高度小于等于梯度风高度。
风荷载计算解析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: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;风荷载⾼度变化系数µz计算公式A类地区=1.379(z/10)0.24B类地区= (z/10)0.32C类地区=0.616(z/10)0.44D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注:“+”代表压⼒;“-”代表拉⼒。
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物受的风荷载。
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,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;风荷载高度变化系数μz计算公式A类地区=1.379(z/10)0.24B类地区= (z/10)0.32C类地区=0.616(z/10)0.44D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4.2-2确定各个表面的风载体型系或由风洞试验确定。
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。
.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)规范,风荷载的计算公式为:0k z s z w u u βω= ()s u ——体型系数z u ——风压高度变化系数z β——风振系数0ω——基本风压k w ——风荷载标准值体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30,迎风面体型系数(压风指向建筑物内侧),背风面(吸风指向建筑外侧面),侧风面(吸风指向建筑外侧面)。
风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别,按照规范表确定。
本工程结构顶端高度为+=米,建筑位于北京市郊区房屋较稀疏,由规范条地面粗糙度为B 类。
由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。
则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为:对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋,以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构,应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
本工程30层钢结构建筑。
基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ,应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响,并由下式计算:1012Z z gI B β=+ ()式中:g ——峰值因子,可取10I ——10m 高度名义湍流强度,对应ABC 和D 类地面粗糙,可分别取、、和;R ——脉动风荷载的共振分量因子z B ——脉动风荷载的背景分量因子脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算:式中:1f ——结构第1阶自振频率(Hz )w k ——地面粗糙度修正系数,对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙,可分别取、、和; 1ζ——结构阻尼比,对钢结构可取,对有填充墙的钢结构房屋可取,对钢筋混凝土及砌体结构可取,对其他结构可根据工程经验确定。
经过etabs 软件分析,结构自振周期1 4.67f s =脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定:式中:1()z φ——结构第1阶振型系数H ——结构总高度(m ),对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度,H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ;x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数;z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数;k 、1α——脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定:(1)竖直方向的相关系数可按下式计算:式中:H ——结构总高度(m );对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度,H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ;(2) 水平方向相关系数可按下式计算:式中:B ——结构迎风面宽度(m ),2B H ≤。
如何计算风荷载风指的是从高压区向低压区流动的空气,它流动的方向大部分时候是水平的。
[1] 强风具有很大的破坏力,因为它们会对建筑物表面施加压力。
这种压力的强度就是风荷载。
风的影响取决于建筑物的大小和形状。
为了设计和建造更加安全、抗风能力更强的建筑物,以及在建筑物顶部安放天线等物体,计算风荷载很有必要。
方法1用通用公式计算风荷载1 了解通用公式。
风荷载的通用公式是 F = A x P x Cd,其中 F是力或风荷载, A是物体的受力面积, P是风压,而 Cd是阻力系数。
[2] 这个公式在估算特定物体的风荷载时非常有用,但无法满足规划新建筑的建筑规范要求。
2 得出受力面积 A。
它是承受风吹的二维面面积。
[3] 为了进行全面分析,你得对建筑物的每个面各做一次计算。
比如,如果建筑物西侧面的面积为20m2,那就把这个值代入公式中的 A,来计算西侧面的风荷载。
计算面积的公式取决于面的形状。
计算平坦壁面的面积时,可以使用公式面积 = 长 x 高。
公式面积 = 直径 x 高度可以算出圆柱面面积的近似值。
使用国际单位计算时,面积 A应该使用平方米(m2)作为单位。
使用英制单位计算时,面积 A应该使用平方英尺(ft2)作为单位。
3 计算风压。
使用英制单位(磅/平方英尺)时,风压P的简单公式为P =0.00256V^{2},其中 V是风速,单位为英里/小时(mph)。
[4] 而使用国际单位(牛/平方米)时,公式会变成P = 0.613V^{2},其中 V的单位是米/秒。
[5]这个公式是基于美国土木工程师协会的规范。
系数0.00256是根据空气密度和重力加速度的典型值计算得出的。
[6]工程师会考虑周围地形和建筑类型等因素,使用更精确的公式。
你可以在ASCE规范7-05中查找公式,或使用下文的UBC公式。
如果你不确定风速是多少,可以查询美国电子工业协会(EIA)标准或其他相关标准,找到你们当地的最高风速。
比如,美国大部分地区都是A级区,最大风速为86.6 mph,但沿海地区可能位于B级区或C级区,前者的最大风速为100 mph,后者为111.8 mph。
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ωk (KN/m ²)按下式计算:ωk =βz μs μz ω0风荷载标准值(kN/m 2)=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ω0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v 0(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 ω0=12ρv 02确定数值大小,但不得小于0.3kN/m 2,其中ρ的单位为t/m ³,ω0单位为kN/m 2。
也可以用公式ω0=11600v 02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μZ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。
μZX=(H tB 10)2αB (10H tX )2αX (Z 10)2αXμZA =1.248(Z 10)0.24μZB =1.000(Z )0.30μZC =0.544(Z 10)0.44μZD =0.262(Z 10)0.601.1.3 风荷载体形系数μS1)单体风压体形系数(1)圆形平面μS =0.8;(2)正多边形及截角三角平面μS=0.8+√n,n为多边形边数;(3)高宽比HB≤4的矩形、方形、十字形平面μS=1.3;(4)V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比HB >4的十字形、高宽比HB>4,长宽比LB≤1.5的矩形、鼓形平面μS=1.4;(5)未述事项详见相应规范。
风荷载计算步骤风荷载是指风对建筑物或结构物产生的力的作用,是结构设计中必须考虑的重要因素之一。
正确计算风荷载可以确保建筑物的安全性和稳定性。
下面将介绍风荷载计算的步骤。
1. 确定设计风速:首先需要确定设计风速,设计风速是指建筑物所在地区的设计标准风速。
一般根据地理位置和气象数据进行确定,以保证建筑物在最不利的气象条件下仍能安全运行。
2. 确定风荷载标准:根据国家相关规范和标准,确定适用的风荷载标准。
不同类型的建筑物和结构物有不同的风荷载标准,如住宅建筑、工业厂房、大跨度桥梁等。
3. 确定风荷载系数:根据风荷载标准,确定适用的风荷载系数。
风荷载系数是考虑不同部位、不同形状和不同高度的建筑物所受风荷载的系数。
一般包括静阵风荷载系数、动阵风荷载系数、局部风压系数等。
4. 确定风荷载作用方向:根据建筑物或结构物的形状和方向,确定风荷载的作用方向。
一般将风荷载分为垂直方向和水平方向的作用。
5. 计算垂直方向风荷载:根据建筑物或结构物的面积和垂直方向风荷载系数,计算垂直方向的风荷载。
垂直方向风荷载一般作用于建筑物的屋面、墙面等垂直结构。
6. 计算水平方向风荷载:根据建筑物或结构物的形状和水平方向风荷载系数,计算水平方向的风荷载。
水平方向风荷载一般作用于建筑物的梁、柱、桁架等水平结构。
7. 考虑风荷载组合:在设计中,需要考虑不同作用方向的风荷载同时作用时的情况。
根据设计标准的要求,计算不同组合情况下的风荷载。
8. 结构分析和验算:根据计算得到的风荷载,在结构分析中考虑其作用,进行结构的强度和稳定性验算。
确保建筑物或结构物在风荷载作用下具有足够的安全性和稳定性。
以上就是风荷载计算的基本步骤。
在实际工程中,还需要考虑其他因素,如地形、建筑物周围环境、建筑物的特殊形状等。
风荷载计算是结构设计的重要内容,合理计算风荷载可以为建筑物的安全运行提供保障。
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。
风荷载的计算垂直于建筑物外表上的风荷载标准值,应按以下公式计算:1、当计算主要承重构造时:Wk=βz·μs·μz·W0 ……………………〔7.1.1-1〕式中:Wk----风荷载标准值〔KN/mm〕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;W0----根本风压〔KN/mm〕2、当计算维护构造时:Wk=βgz·μs·μz·W0 ……………………〔7.1.1-2〕式中:βgz---高度Z处的阵风系数;根本风压应按本标准附录 D.4中附表 D.4给出的50年一遇的风压采用,但不得小于0.3KN/mm。
对于高层建筑、高耸构造以及风荷载比拟敏感的其它构造,根本风压应适当进步,并应由有关的构造设计标准详细规定。
一、风荷载计算1、标高为33.600处风荷载计算(1). 风荷载标准值计算:Wk: 作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)βgz: 33.600m高处阵风系数(按B类区计算):μf=0.5×(Z/10)-0.16=0.412βgz=0.89×(1+2μf)=1.623μz: 33.600m高处风压高度变化系数(按B类区计算): (GB50009-2001)μz=(Z/10)0.32=1.474风荷载体型系数μs=1.50Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)=1.623×1.474×1.5×0.600=2.153 kN/m2(2). 风荷载设计值:W: 风荷载设计值: kN/m2rw: 风荷载作用效应的分项系数:1.4按?建筑构造荷载标准?GB50009-2001随着现代高尚住宅的开展对铝合金门窗的要求越来越高,铝合金门窗不仅仅是框、扇的简单组合,而且要具备良好的物理性能〔风压强度、空气浸透、雨水渗漏等性能〕。
风荷载计算解析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;风荷载高度变化系数μz计算公式A类地区=1.379(z/10)0.24B类地区= (z/10)0.32C类地区=0.616(z/10)0.44D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。
风振系数βz可按下式计算:(-2)式中:ψz——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代型系数;ζ——脉动增大系数,查表时需要参数ω0T2,其中ω0为基本风压值,T为结构基期,可用近似方法计算;υ——脉动影响系数,μz——风压高度变化系数,脉动增大系数ξω0T1(kNs/m) 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0 0.20 0.40 0.60钢结构 1.47 1.57 1.69 1.77 1.83 1 2.04 2.24 2.36有填充墙的房屋钢结构 1.26 1.32 1.39 1.44 1.47 1 1.61 1.73 1.81混凝土及砌体结构 1.11 1.14 1.17 1.19 1.21 1 1.28 1.34 1.38ω0T1(kNs/m) 0.80 1.00 2.00 4.00 6.00 8 10.00 20.00 30.00钢结构 2.46 2.53 2.80 3.09 3.28 3 3.54 3.91 4.14有填充墙的房屋钢结构 1.88 1.93 2.10 2.30 2.43 2 2.60 2.85 3.01混凝土及砌体结构 1.42 1.44 1.54 1.65 1.72 1.82 1.96 2.06注:计算ω0T1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 O.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加以修正而确定的c值列于表高层建筑的脉动影响系数υB 0.42 0.41 0.33 0.28 0.25 0.22 0.20 0.18C 0.40 0.40 0.34 0.29 0.27 0.23 0.22 0.20D 0.36 0.37 0.34 0.30 0.27 0.25 0.24 0.221.0 A 0.48 0.47 0.41 0.35 0.31 0.27 0.26 0.24B 0.46 0.46 0.42 0.36 0.36 0.29 0.27 0.26C 0.43 0.44 0.42 0.37 0.34 0.31 0.29 0.28D 0.39 0.42 0.42 0.38 0.36 0.33 0.32 0.312.0 A 0.50 0.51 0.46 0.42 0.38 0.35 0.33 0.31B 0.48 0.50 0.47 0.42 0.40 0.36 0.35 0.33C 0.45 0.49 0.48 0.44 0.42 0.38 0.38 0.36D 0.41 0.46 0.48 0.46 0.46 0.44 0.42 0.393.0 A 0.53 0.51 0.49 0.42 0.41 0.38 0.38 0.36B 0.51 0.50 0.49 0.46 0.43 0.40 0.40 0.38C 0.48 0.49 0.49 0.48 0.46 0.43 0.43 0.41D 0.43 0.46 0.49 0.49 0.48 0.47 0.46 0.455.0 A 0.52 0.53 0.51 0.49 0.46 0.44 0.42 0.39B 0.50 0.53 0.52 0.50 0.48 0.45 0.44 0.42C 0.47 0.50 0.52 0.52 0.50 0.48 0.47 0.45D 0.43 0.48 0.52 0.53 0.53 0.52 0.51 0.508.0 A 0.53 0.54 0.53 0.51 0.48 0.46 0.43 0.42B 0.51 0.53 0.54 0.52 0.50 0.49 0.46 0.44C 0.48 0.51 0.54 0.53 0.52 0.52 0.50 0.48D 0.43 0.48 0.54 0.53 0.55 0.55 0.54 0.534.2.2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值:(4.2式中:n——建筑外围表面数;Bi——第i个表面的宽度;——第i个表面的风载体型系数;——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当计算维护结构时,单位面积上的风荷载标准值,按下式计算:Wk=βgz·μs·μz·W0(4.2-4)式中:βgz---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μs=-1.0;对墙角边μs=-l.8;对屋面局部部位(周边和屋面坡度大于100的屋脊部取μs=-2.2;对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件的浮风,取μs=-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μs=-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【解】该房屋高度大于30m且高宽比大于1.5(高32.1/13.5=2.38),因此应考虑风压脉动构发生顺风向风振的影响。
1.求房屋横向基本自振周期,n=8根据经验高层建筑框架剪力墙结构基本周期为:取,因此应计算房屋的风振系数。
2.各楼层位置处的风振系数,按公式(4.2-2)求脉动增大系数ζ时。
应先求出由于地面粗糙度为C类,应乘以0.62,得0.1085后查表4.2-3,得ζ=1.235。
求脉动影响系数υ时,考虑到迎风面的宽度较大,H/B=32.1/47.752=0.678,查表4.2-4得υ=0.411求振型系数时,根据本例的条件可近似用z/H代替振型系数。
求各楼层位置处的风压高度变化系数,可根据表4.2-1中地面粗糙度为C类查得其值。
据此各楼层位置处值计算结果见表4.2-6。
各楼层位置出的值计算结果表4.2-6 楼层号楼面距地面高度相对高度Z/Hζ υZ(m)1 6 0.187 1.235 0.411 0.187 0.74 1.1282 10.5 0.327 1.235 0.411 0.327 0.74 1.2243 14.1 0.439 1.235 0.411 0.439 0.74 1.3234 17.7 0.551 1.235 0.411 0.551 0.794 1.3525 21.3 0.664 1.235 0.411 0.664 0.861 1.3916 24.9 0.776 1.235 0.411 0.776 0.918 1.4297 28.5 0.888 1.235 0.411 0.888 0.976 1.4628 32.1 1.000 1.235 0.411 1.000 1.027 1.4943.各楼层位置处风力标准值本例题的风荷载体型系数是封闭式房屋情况。
由于平面为矩形,因此迎风面的风荷载体型系数为背风面的风荷载体型系数为-0.5。
各楼层迎风面背风面的受风面积相邻楼层平均层高×房屋长度各楼层位置处所受风力(迎与背风面风力之和):其计算结果见表表4.2-7。
各楼层位置处的风力标准值表4.2-7楼层号受风面积(m2)1 5.25*47.75=250.69 1.128 1.3 0.74 0.7 190.422 4.05*47.75=193.39 1.224 1.3 0.74 0.7 159.403 3.6*47.75=171.9 1.323 1.3 0.74 0.7 153.154 3.6*47.75=171.9 1.352 1.3 0.794 0.7 167.925 3.6*47.75=171.9 1.391 1.3 0.861 0.7 187.356 3.6*47.75=171.9 1.429 1.3 0.918 0.7 205.217 3.6*47.75=171.9 1.462 1.3 0.976 0.7 223.218 1.8847.75=86.0 1.494 1.3 1.027 0.7 120.08脉动增大系数ξω0T1(kNs/m) 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.20 0.40 0.60钢结构 1.47 1.57 1.69 1.77 1.83 1.88 2.04 2.24 2.36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 1.81混凝土及砌体结构 1.11 1.14 1.17 1.19 1.21 1.23 1.28 1.34 1.38ω0T1(kNs/m) 0.80 1.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 20.00 30.00钢结构 2.46 2.53 2.80 3.09 3.28 3.42 3.54 3.91 4.14有填充墙的房屋钢结构 1.88 1.93 2.10 2.30 2.43 2.52 2.60 2.85 3.01混凝土及砌体结构 1.42 1.44 1.54 1.65 1.72 1.7 1.82 1.96 2.06注:计算ω。