[整理]5风荷载计算
风荷载计算办法与步骤
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。
风荷载计算步骤
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。
最新5风荷载计算汇总
最新5风荷载计算汇总风荷载计算是结构设计过程中的重要内容之一,其目的是为了确定建筑物或结构物所需承受的风荷载,通过对风荷载的准确计算,可以保证建筑物或结构物的安全性和可靠性。
本文将汇总最新的5种风荷载计算方法,包括基于地表粗糙度参数的方法、数值风洞模拟的方法、统计模型的方法、模拟风场的方法以及随机信号分析的方法。
一、基于地表粗糙度参数的风荷载计算方法基于地表粗糙度参数的风荷载计算方法是基于平均最大风速和风速分布的理论模型,通过对地表粗糙度参数的确定,将风速转换为风荷载。
该方法适用于中低层建筑物和结构物的风荷载计算,适用范围广泛。
但是,该方法忽略了建筑物的形状和结构对风荷载的影响,计算结果存在一定的局限性。
二、数值风洞模拟的风荷载计算方法数值风洞模拟是通过计算流体力学方法对建筑物周围风场进行数值模拟,再根据数值模拟结果确定风荷载。
该方法考虑了建筑物的形状和结构对风荷载的影响,计算结果较为准确。
但是,该方法计算复杂、耗时较长,需要依靠计算机软件进行模拟。
三、统计模型的风荷载计算方法统计模型是通过对历史风速数据的统计分析,建立随机模型来确定风荷载。
该方法适用于大范围的结构群风荷载计算,如城市中的建筑群。
通过统计模型,可以根据地理位置、气象条件等因素确定风荷载的概率分布特性。
但是,该方法需要大量的历史数据支持,对数据的要求较高。
四、模拟风场的风荷载计算方法模拟风场是通过对大气环境的数值模拟,确定不同高度处的风速分布情况,再通过建筑物的形状和结构对风速进行修正,最终确定风荷载。
该方法综合考虑了大气环境、建筑物形状和结构对风荷载的影响,计算结果较为准确。
但是,该方法需要大量的计算资源和模型验证。
五、随机信号分析的风荷载计算方法随机信号分析是通过对风速时间序列进行傅里叶变换,得到不同频率下的风荷载谱,再综合考虑频率分布特性和风速相关特性,确定风荷载。
该方法适用于建筑物和结构物的动力响应分析,可以考虑结构的共振效应。
5风荷载计算
5 风荷载计算风荷载标准值主体结构计算时,为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代,垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式5-1计算。
0k z s z ωβμμω⋅⋅⋅= (5-1)式中:k ω——风荷载标准值;s μ——风荷载体型系数;z μ——风压高度变化系数;0ω——基本风压值,本设计中的基本风压取30.00=ω; z β——高度z 处的风振系数;根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第条规定:地面粗糙度可分为四类: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;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。
本设计中地面粗糙度取C 类。
高度z 处的风振系数z β的计算式见公式5-2。
1zz z ξνϕβμ=+(5-2)ξ——脉动增大系数;ν——脉动影响系数;z ϕ——振型系数;z μ——风压高度变化系数。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第节可知:对于框架结构的基本自振周期可以近似按照()10.08~0.10T n n =(n 为建筑层数)估算,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,本设计中自振周期取10.090.0960.54T n s ==⨯=,经过计算,21200.300.54=0.087T ω=⨯。
风载体型系数由《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第节续表可以查得:8.0=s μ(迎风面)和5.0-=s μ(背风面)。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第条规定:当结构基本自振周期s T 25.0≥时,以及对于高度超过30m 且高宽比大于1.5 的高柔房屋,由风引起的结构振动比较明显,而且随着结构自振周期的增长,风振也随之增强。
因此在设计中应考虑风振的影响,而且原则上还应考虑多个振型的影响。
由于本工程总高度为,自振周期虽已超过,但不属于高耸结构和大跨度结构,所以根据荷载规范,本工程不考虑顺风向风振的影响。
风荷载计算方法
风荷载计算方法
风荷载计算是指根据建筑物高度、结构形式、地理位置、建筑物
表面积、风速等参数,计算出风力对建筑物产生的作用力,以确定建
筑物在风力作用下的稳定性和安全性。
风荷载计算是建筑结构设计的
重要基础计算,对保证建筑物的安全性和稳定性具有极为重要的意义。
计算风荷载的方法主要采用美国标准和欧洲标准两种方法。
美国标准采用ASCE7标准,根据建筑物的形状、高度、地理位置、建筑物表面积、风速等参数参考标准的风荷载量进行计算。
首先根据
不同的地区选择适用的地区风速,然后按照建筑的高度和类型选择适
当的风荷载系数,利用公式计算出所需的风荷载。
欧洲标准采用Eurocode 1标准,根据建筑物的高度、风速、地形
等参数确定风压力大小,并根据建筑物的形状和功能,采用不同的计
算公式进行计算。
首先根据不同的地区选择适用的地区风速,然后根
据建筑物的高度、形状和暴露面积,采用对应的风荷载系数计算风压
力大小。
计算结果通常以单位面积上的风荷载或风压力表示。
无论是美国标准还是欧洲标准,计算风荷载都需要考虑到建筑物
的结构特征、地理环境和气象情况等因素,以获取合理的结果。
同时,风荷载计算也需要考虑到建筑物在不同时期产生的不同风荷载,以便
为结构设计提供全面且准确的参考数据。
总之,风荷载计算是建筑工程设计中不可或缺的一部分,对保证
建筑物的稳定性和安全性具有非常重要的意义。
了解并运用标准的计
算方法能够为工程师们提供准确的数据,同时也能够提高建筑物的抗
风能力和设计质量,从而提高建筑物在自然灾害等情况下的防护能力。
风荷载计算方法与步骤
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。
风荷载计算方法与步骤
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。
风荷载标准值计算公式
风荷载标准值计算公式
风荷载是指建筑物在风力作用下所受到的荷载,是建筑结构设计中非常重要的一个参数。
风荷载的计算需要根据当地的气象条件和建筑物的结构特点来确定,而风荷载标准值计算公式就是用来计算这一参数的重要工具。
本文将介绍风荷载标准值计算公式的相关知识,希望能对大家有所帮助。
风荷载标准值计算公式的基本原理是根据建筑物的高度、结构形式、气象条件等因素来确定建筑物所受到的风荷载大小。
一般来说,风荷载的计算可以分为静风荷载和动风荷载两种情况。
静风荷载是指建筑物在稳定风场中所受到的风荷载,而动风荷载则是指建筑物在非稳定风场中所受到的风荷载。
在实际工程中,需要根据具体情况来确定采用哪种计算方法。
静风荷载的计算公式一般采用国家相关标准或规范中给出的公式,这些公式通常是根据建筑物的高度、形状系数、风速等参数来确定风荷载的大小。
而动风荷载的计算则需要考虑建筑物在风场中的振动响应,通常需要进行风洞试验或数值模拟来确定。
在实际工程中,风荷载标准值计算公式的准确性对建筑物的结构安全性至关重要。
因此,在进行风荷载计算时,需要充分考虑建筑物的结构特点、周围环境的气象条件以及当地的风荷载标准等因素,确保计算结果的准确性和可靠性。
总之,风荷载标准值计算公式是确定建筑物在风力作用下所受到的荷载大小的重要工具,其准确性和可靠性对建筑物的结构安全性有着重要影响。
在进行风荷载计算时,需要根据实际情况选择合适的计算方法,并严格遵循相关的标准和规范,以确保建筑物的结构安全性和稳定性。
希望本文对大家对风荷载标准值计算公式有所帮助,谢谢阅读!。
风荷载计算步骤
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。
风荷载计算方法与步骤
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。
如何计算风荷载
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。
风荷载标准值计算公式
风荷载标准值计算公式风荷载标准值计算公式是指在建筑工程中,根据建筑物所在地的气象条件和建筑结构的特点,计算出建筑物所需承受的风荷载标准值的公式。
风荷载标准值是指建筑物在受到风力作用时所承受的最大风荷载,是设计和施工时必须考虑的重要参数之一。
风荷载标准值的准确计算对于保证建筑物的结构安全和稳定起着至关重要的作用。
在进行风荷载标准值的计算时,首先需要考虑的是建筑物所在地的气象条件。
气象条件包括当地的风速、风向、气压等因素。
这些因素将直接影响到建筑物所受到的风力作用,因此需要根据当地的气象数据来确定风荷载标准值的计算参数。
其次,需要考虑建筑物的结构特点。
建筑物的结构特点包括建筑物的高度、形状、材料等因素。
这些因素将决定建筑物在受到风力作用时所承受的风荷载的分布情况,因此需要根据建筑物的结构特点来确定风荷载标准值的计算公式。
一般来说,风荷载标准值的计算公式可以通过以下步骤来确定:1. 确定气象条件参数。
根据当地的气象数据,确定风速、风向、气压等参数。
2. 确定建筑物结构参数。
根据建筑物的高度、形状、材料等参数,确定建筑物在受到风力作用时的结构特点。
3. 计算风荷载标准值。
根据气象条件参数和建筑物结构参数,利用相应的风荷载标准值计算公式,计算出建筑物所需承受的风荷载标准值。
风荷载标准值计算公式的准确性和合理性对于建筑物的结构设计和施工具有重要的影响。
因此,在确定风荷载标准值计算公式时,需要充分考虑当地的气象条件和建筑物的结构特点,确保计算结果的准确性和可靠性。
在实际工程中,工程师通常会根据建筑物的具体情况和当地的气象条件,选择合适的风荷载标准值计算公式进行计算。
同时,还需要考虑到安全系数等因素,确保建筑物在受到风力作用时能够保持结构的稳定和安全。
总之,风荷载标准值计算公式是建筑工程中不可或缺的重要参数之一,其准确计算对于保证建筑物的结构安全和稳定具有至关重要的意义。
在实际工程中,工程师需要根据当地的气象条件和建筑物的结构特点,选择合适的计算公式进行计算,并确保计算结果的准确性和可靠性,以保证建筑物在受到风力作用时能够保持结构的稳定和安全。
风荷载计算
风荷载:首先,根据建筑所处的位置(海边还是市中心),确定地面粗糙度类别;然后,根据房屋的平面形状,按照建筑结构荷载规范查出体形系数μs;第三,按照建筑的高度和地面粗糙度类别查出高度系数μz;第四,根据当地的基本风速确定基本风压w0;最后,根据规范计算风振系数βz。
这样,风荷载标准值w=βz*μs*μz*w0,单位kN/m^2。
具体计算方法详见《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)。
轴压比的定义为柱的轴向压力与理论抗压强度的比值。
公式是N/(fc*A)。
N为柱的轴压力,fc为砼抗压强度设计值,A为柱的截面面积。
一般在抗震设计中,要控制轴压比的上限,也就是要控制柱的轴力不能太大,过大的话要通过加大柱的面积来减小轴压比以满足规范限值。
轴压比是抗震概念设计的一项指标。
它不是通过理论计算得出的,而是通过试验及实际地震破坏情况,发现轴压比底的柱子延性比较好,地震的破坏程度远小于轴压比高的柱子。
因此规范设置了轴压比上限,以保证柱子的延性,提高抗震性能。
风荷载计算公式及符号含义
风荷载计算公式及符号含义
风荷载计算的公式可以根据不同的情况而有所不同,以下是常见的两个公式及符号含义:
1. 低层建筑风荷载计算公式:
F = 0.613 × C_f × A × V_max^2
其中,
F为风荷载(单位为N/m^2或Pa);
C_f为风压系数;
A为被风作用面积(单位为m^2);
V_max为设计风速(单位为m/s)。
2. 高层建筑风荷载计算公式(按国家标准GB 50009-2012):
F = qz × Ce × Cg × A × V^2
其中,
F为风荷载(单位为N/m^2或Pa);
qz为高度变化系数;
Ce为暴风区基准风压系数;
Cg为结构高度系数;
A为结构投影面积(单位为m^2);
V为设计基本风速(单位为m/s)。
在这些公式中,符号的含义如下:
- C_f或Ce为风压系数,是根据建筑结构和环境条件来确定的参数,用于衡量建筑所受风力的大小;
- A为被风作用面积或结构投影面积,表示建筑物横截面在垂直方向上所受的风力面积;
- V_max或V为设计风速或设计基本风速,是参考当地的气象数据和规范要求确定的;
- qz为高度变化系数,它是表示建筑高度变化对风荷载的影响;- Cg为结构高度系数,是考虑建筑物高度和形状对风力的影响;- F表示风荷载的大小,单位为N/m^2或Pa,表示单位面积上
所受的力量。
风荷载计算方法
风荷载计算方法风荷载计算方法是针对建筑物在面临自然环境中风的影响时所采用的一种计算方法。
在该方法中,需要考虑到建筑物的形状、结构、高度以及环境中风的速度、方向和形态等因素。
在风荷载计算方法中,风是建筑物需要面临的最重要的自然环境因素之一。
建筑物所受到的风荷载是由风对建筑物表面造成的压力和力矩所引起的。
风的速度、方向和形态均会影响到建筑物所受到的风荷载大小和方向。
因此,在进行风荷载计算时,需要考虑到建筑物的形状、结构和高度等因素,同时也需要确定环境中的风速梯度和风向等影响因素。
主要的风荷载计算方法有几种,其中一般都是依据建筑物的形状和所处的环境来确定的。
以下是三种主要的风荷载计算方法:1.平面上的压力系数法平面上的压力系数法是通过建筑物平面面积所受风压力系数的计算,来得出建筑物所受到的风荷载大小和方向。
该方法适用于规则形状的建筑,如长方形、正方形等。
在计算过程中,需要确定压力系数和风速,然后通过计算可以得出风荷载。
2.体型系数法体型系数法是通过建筑物在统一比例下的实物模型,来计算建筑物所受到的风荷载。
该方法适用于比较规则的建筑物,如楼房、塔等。
在计算过程中,需要确定建筑物在实物模型上的体型系数和风速,通过计算可以得出建筑物所受到的风荷载大小和方向。
3.数值模拟法数值模拟法是通过建筑物的复杂形状和结构,通过计算机对空气流动的模拟以得出建筑物所受到的风荷载。
该方法适用于比较复杂的建筑物,如立交桥、大型建筑等。
在计算中,需要先对建筑物进行数字化建模,然后通过数值模拟来得出建筑物所受到的风荷载大小和方向。
在进行风荷载计算时,需要注意将其纳入到结构设计和校核中,以确保建筑物的结构强度和安全性。
同时,也需要根据不同地区的气象环境和风场要素,对风荷载的计算方法进行相应的修正和调整。
风荷载计算方法与步骤
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ωω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。
规以B 类地面粗糙程度作为标准地貌,给出计算公式。
ωωω=(ωωω)2ωω(10ωω)2ωω(ω)2ωωωωω=1.248(ω10)0.24ωωω=1.000(ω10)0.30ωωω=0.544(ω)0.44ωωω=0.262(ω10)0.601.1.3 风荷载体形系数ωω1)单体风压体形系数(1)圆形平面ωω=0.8;(2)正多边形及截角三角平面ωω=0.8+√ω,n 为多边形边数;(3)高宽比ωω≤4的矩形、方形、十字形平面ωω=1.3;(4)V 形、Y 形、L 形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比ωω>4的十字形、高宽比ωω>4,长宽比ωω≤1.5的矩形、鼓形平面ωω=1.4;(5)未述事项详见相应规。
风载的计算公式
风载的计算公式
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。
一、计算公式
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算:
1、当计算主要承重结构时,按式:wk=β z μ s μ z W o。
式中wk风荷载标准值(k N/m2)。
Β z-高度z处的风振系数;μ s-风
荷载体型系数;μ z-风压高度变化系数;W o-基本风压(k N/㎡)。
2、当计算围护结构时,按式:wk=β g z μ s l μ z W o。
式中β g z-高度z处的阵风系数;μ s l-风荷载局部体型系数。
风荷载集中荷载计算公式
风荷载计算公式:ωk=βz×μs×μz×ω0。
风荷载(windload)空气流动对工程结构所产生的压力。
其大小与风速的平方成正比,即式中ρ为空气质量密度,va和vb分别为风法结构表面前与结构表面后的风速。
物理学上的压力,是指发生在两个物体的接触表面的作用力,或者是气体对于固体和液体表面的垂直作用力,或者是液体对于固体表面的垂直作用力。
(物体间由于相互挤压而垂直作用在物体表面上的力,叫作压力。
)例如足球对地面的力,物体对斜面的力,手对墙壁的力等。
习惯上,在力学和多数工程学科中,“压力”一词与物理学中的压强同义。
风荷载计算方法与步骤
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/m2)=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/m2,其中的单位为t/m³,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。
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 D30.12 0.15 0.22 0.31.1.3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。
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,以及自振周期的各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。
5-风荷载计算
5 风荷载计算5.1 风荷载标准值主体结构计算时,为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代,垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式5-1计算。
0k z s z ωβμμω⋅⋅⋅= (5-1)式中:k ω——风荷载标准值;s μ——风荷载体型系数;z μ——风压高度变化系数;0ω——基本风压值,本设计中的基本风压取30.00=ω; z β——高度z 处的风振系数;根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.2.1条规定:地面粗糙度可分为四类: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;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。
本设计中地面粗糙度取C 类。
高度z 处的风振系数z β的计算式见公式5-2。
1zz z ξνϕβμ=+(5-2)ξ——脉动增大系数;ν——脉动影响系数;z ϕ——振型系数;z μ——风压高度变化系数。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.3节可知:对于框架结构的基本自振周期可以近似按照()10.08~0.10T n n =(n 为建筑层数)估算,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,本设计中自振周期取10.090.0960.54T n s ==⨯=,经过计算,21200.300.54=0.087T ω=⨯。
风载体型系数由《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.3节续表8.3.1可以查得:8.0=s μ(迎风面)和5.0-=s μ(背风面)。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.4.1条规定:当结构基本自振周期s T 25.0≥时,以及对于高度超过30m 且高宽比大于1. 5 的高柔房屋,由风引起的结构振动比较明显,而且随着结构自振周期的增长,风振也随之增强。
因此在设计中应考虑风振的影响,而且原则上还应考虑多个振型的影响。
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5 风荷载计算5.1 风荷载标准值主体结构计算时,为了简化计算,作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代,垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式5-1计算。
0k z s z ωβμμω⋅⋅⋅= (5-1)式中:k ω——风荷载标准值;s μ——风荷载体型系数;z μ——风压高度变化系数;0ω——基本风压值,本设计中的基本风压取30.00=ω; z β——高度z 处的风振系数;根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.2.1条规定:地面粗糙度可分为四类: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;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。
本设计中地面粗糙度取C 类。
高度z 处的风振系数z β的计算式见公式5-2。
1zz z ξνϕβμ=+(5-2)ξ——脉动增大系数;ν——脉动影响系数;z ϕ——振型系数;z μ——风压高度变化系数。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.3节可知:对于框架结构的基本自振周期可以近似按照()10.08~0.10T n n =(n 为建筑层数)估算,应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,本设计中自振周期取10.090.0960.54T n s ==⨯=,经过计算,21200.300.54=0.087T ω=⨯。
风载体型系数由《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.3节续表8.3.1可以查得:8.0=s μ(迎风面)和5.0-=s μ(背风面)。
根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.4.1条规定:当结构基本自振周期s T 25.0≥时,以及对于高度超过30m 且高宽比大于1. 5 的高柔房屋,由风引起的结构振动比较明显,而且随着结构自振周期的增长,风振也随之增强。
因此在设计中应考虑风振的影响,而且原则上还应考虑多个振型的影响。
由于本工程总高度为23.00m ,自振周期虽已超过0.25s ,但不属于高耸结构和大跨度结构,所以根据荷载规范8.4.1,本工程不考虑顺风向风振的影响。
即本工程在高度z 处的风振系数z β近似取 1.00z β=。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第4.2.3计算主体结构的风荷载效应时,风荷载体型系数s μ可按下列规定采用: 1、圆形平面建筑取0.8;2、正多边形及截角三角形平面建筑,由公式6-3计算:n s /2.18.0+=μ (5-3)式中:n ——为多边形的边数3、高宽比B H /不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。
本设计中447.16.15/0.23/<==m m B H ,所以按第3条取值,3.1=s μ。
根据高层建筑的脉动影响系数表可知:447.16.15/0.23/<==m m B H ,房屋总高度小于30m ,脉动影响系数0.45ν=。
z z z s z k μμωμμβω39.030.03.10.10=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=根据《建筑结构荷载规范》(GB50009—2012)第8.2.1条中的表8.2.1的风压高度变化系数z μ,对于相邻高度之间的按线性内插法取值,代入上式可得各楼层标高处的k ω。
21/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω;22/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω;23/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω;24/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω; 25/26.067.039.039.0m kN z =⨯==μω;26/28.072.039.039.0m kN z =⨯==μω。
按静力等效原理将沿高度方向的均布荷载折算为集中荷载:其中各层计算范围取上层的一半和下层的一半之和,顶层取到女儿墙顶,底层只取到下层的一半。
而底层的计算高度应从室外地面开始取,即为3.45m 。
kN m m m m kN S F 02.342.12300.45/28.02666=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯=⋅=ω;kN m m m kN S F 10.35300.45/26.02555=⨯⨯=⋅=ω;kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02444=⨯⨯=⋅=ω;kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02333=⨯⨯=⋅=ω;kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02222=⨯⨯=⋅=ω; kN m m kN S F 28.36245.3300.45/25.02111=⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯=⋅=ω。
将各层的集中力分别沿高度方向向下叠加,则有:kN F F 02.3466==';kN kN kN F F F 12.6910.3502.34565=+=+'='; kN kN kN F F F 87.10275.3312.69454=+=+'='kN kN kN F F F 62.13675.3387.102343=+=+'=';kN kN kN F F F 37.17075.3362.136232=+=+'='; kN kN kN F F F 65.20628.3637.170131=+=+'='。
房屋沿高度方向的分布图,如图5-1。
图5-1房屋沿高度方向的分布图5.2 柱的抗侧刚度D 值柱的侧移刚度D 值可根据公式5-4进行计算:212hi αD cc ⋅= (5-4)式中:c α——框架柱侧移刚度修正系数,根据不同的情况按表3-4计算,其中K 表示梁、柱线刚度比。
c i ——柱的线刚度;h ——框架柱的计算跨度;按照上述公式5-4,可计算出各柱的侧移刚度,将计算单元范围内所有柱的D 值相加,即为该层框架的总侧移刚度∑iD 。
表5-1 柱侧移刚度修正系数c 楼层类别边柱 中柱c α一般层ci i i K 242+=c i i i i i K 24321+++=KKc +=2α底层固端ci i K 2=ci i i K 21+=K K c ++=25.0α根据梁、柱线刚度比K 的不同,柱可分为中框架梁边柱、中框架梁中柱、边框架梁边柱、边框架梁中柱以及楼梯间柱,以第二层B-6框架柱(位于B 轴线和6轴线交叉点位置的柱)侧移刚度为例,见表5-2和表5-3。
第二层B-6框架柱及与其相连的梁的线刚度计算梁、柱线刚度比:102.11080.10260.530.660.530.610=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+++=K ;柱侧移刚度修正系数:355.0102.12102.12=+=+=K K c α; 修正后柱侧移刚度:mm N h i αD c c /511203000108.1012355.0122102=⨯⨯⨯=⋅=; 表5-2 中框架柱侧移刚度D 值楼层 左边柱(5根) 右边柱(4根)∑iD()mm N /Kc αi D 1()mm N /Kc αi D 1()mm N /2~6层 0.583 0.226 32544 0.519 0.206 29664 281376 1层 0.6910.443276120.7780.46027945249840楼层 中柱(9根)∑iD()mm N /Kc αi D 1()mm N / 2~6层 1.102 0.355 51120 460080 1层1.4690.56849536445824楼梯间边柱(6根) 楼梯间中柱(6根)5.3风荷载作用下的水平位移验算框架在风荷载的作用下的会产生一定的位移,通过风荷载的作用下可以对框架进行侧移的初步估算,水平荷载作用下的层间侧移可按公式5-5计算。
jj ij V u D ∆=∑(5-5); 式中 j V ——第j 层的总剪力;ijD∑——第j 层所有柱的抗侧刚度之和;j u ∆——第j 层的层间位移。
第一层的层间侧移值求出以后,可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值,各层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间位移之和。
顶点侧移是所有层层间侧移之和。
j 层侧移:1jj j j u u ==∆∑;顶点侧移:1nj j u u ==∆∑。
依据框架层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移,计算过程见下表5-5。
注:按上述方法求得的框架结构侧向水平位移只是由梁、柱弯曲变形所产生的变形量,而未考虑梁、柱的轴向变形和截面剪切变形所产生的结构侧移。
但对一般的多层框架结构,按上式计算的框架侧移已能满足工程设计的精度要求。
风荷载作用下框架的侧移验算:层间侧移最大值:1/14081/550<(满足要求)。
5.4 风荷载标准值作用下的内力计算风荷载作用下框架内力计算仍采用一榀框架计算:其反弯点高度剪力分配仍按前述方式,取同一榀框架计算。
第i 层第m 柱所分配的剪力为:i imim V DD V ∑=,∑=i i W V 。
框架柱反弯点高度比,可根据公式5-6计算,i 的取值按表6-2的值进行取值,即:=i K ,计算结果如表5-6、表5-7、表5-8、表5-9所示。
3210y y y y y +++= (5-6)式中:0y ——标准反弯点高度比,是在各层等高、各跨相等、各层相等、各层梁和柱线刚度都不改变的情况下求得的反弯点高度比; 1y ——因上、下层梁刚度比变化的修正值;2y ——因上层层高变化的修正值;3y ——因下层层高变化的修正值。
上式中,0y 、1y 、2y 、3y 值均用线性内插法按照《混凝土结构设计》(第3版)表3.6.3取值。
表5-6 A 轴框架柱反弯点位置框架各柱的杆端弯矩、梁端弯矩按下式计算,左风荷载作用下框架柱A-6、框架柱B-6、框架柱C-6、框架柱D-6的剪力和梁柱端弯矩的计算计算过程如表5-10、5-11、5-12、5-13所示。
()1im c M V y h =-上;c im M V yh =下中柱处的梁:()1b c j b jc j b b i M M M i i +=++左下左上左右;()1bc j b j c j b bi M M M i i +=++右下右上左右 边柱处的梁: 1c j b j c j M M M +=+下总上表5-10 左风荷载作用下A-6框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算表5-11 左风荷载作用下D-6框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算表5-12 左风荷载作用下B-6框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算表5-13 左风荷载作用下C-6框架柱剪力和梁柱端弯矩的计算-------------本设计中所取的一榀框架左右对称,所以结构对称,活载也对称,则左风作用下与右风作用下的情况对于本设计是一致的,故右风的作用情况本设计不再计算,而柱的轴力计算各层剪力累加得到,本设计中柱轴力以压力为正,拉力为负,框架柱轴力与梁端剪力的计算结果见表5-14。