精选风荷载计算方法与步骤.docx
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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:
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
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/m 2,其中的单位为t/m 3,单位为kN/m 2。
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
300350450500
0.120.150.220.3
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__D_Dd___
( 4)V 形、 Y 形、 L 形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比
/____/__D_D
(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
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
的各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:
○
g 为峰值因子,去 g=2.50;为 10 米高度名义湍流强度,取值如下:1
粗糙度类别A B C D
○0.120.140.230.39 R 为脉动风荷载的共振分量因子,计算方法如下:
2
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
1.28 1.0
C D
0.540.26
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
钢筋混凝土框架 -剪力墙和框架 -核心
筒结构
钢筋混凝土剪力墙结构和筒中筒结构
或
钢筋混凝土框架和框剪结构
钢筋混凝土剪力墙结构
n 为结构层数, H 为结构总高度( m),B 为房屋宽度( m)。○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:
粗糙度类别A B C D
高层建筑0.9440.6700.2950.112 0.1550.1870.2610.346
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。
相对高度振型序号
z/H1234
0.10.02-0.090.22-0.38
0.20.08-0.300.58-0.73
0.30.17-0.500.70-0.40
0.40.27-0.680.460.33
0.50.38-0.63-0.030.68
0.60.45-0.48-0.490.29
0.70.67-0.18-0.63-0.47
0.80.740.17-0.34-0.62
0.90.860.580.27-0.02
1.0 1.00 1.00 1.00 1.00
为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数,分别按下式计算:
B 为结构迎风面宽度( m), B≤ 2H,H 为结构总高度,结构总高度小于等于梯度风高度。