荷载与结构设计方法-风荷载
3.5结构设计——风荷载
3.5风荷载以及其内力分析3.5.1各层风荷载值基本风压值为：ω0=0.5kN/m，建筑位于城市郊区属B类。
由于建筑总高度不超过30m，所以βz=1.0查规范得：迎风面μs=0.8，背风面μs=−0.5，所以取μs=1.3各层μz查表得，P w=βzμzμsω0A，计算数据及结果见表3-5-1表3-5-1层次βz μs z（m）μz ω0（kN/m2）A（m2）P w（kN）天面 1 1.3 21.30 1.250 0.50 19.25 15.645 1 1.3 17.80 1.195 0.50 24.50 19.034 1 1.3 14.30 1.140 0.50 24.50 18.153 1 1.3 10.80 1.020 0.50 24.50 16.242 1 1.3 7.30 0.880 0.50 24.50 14.011 1 1.3 3.80 0.608 0.50 25.55 10.10 风荷载作用下的计算简图见下:3.5.2风荷载作用下的内力计算风荷载作用下需要考虑框架节点的侧移，采用D 值法计算 【1】各柱D 值及前力分配系数η计算结果见表3-5-2（1），表3-5-2（1）注：i c =1.66×10^4【2】各柱的反弯点位置、分配剪力、柱端弯矩及层间位移计算结果见表3-5-2（2）注：y 0123查《混凝土结构 中册》附录10得到M (t )=V i ×(1−y)×ℎi ; M (b )=V i ×y ×ℎi ; △μ=V j∑D【3】各层层间位移与层高比值表3-5-2（3）表3-5-2（3）则移验算：由表6可知，对于框架结构，楼层层间最大位移与层高比的限值为1/550 =0.00182。
本框架最大位移在底层，其最大位移与层高比值为0.000784，满足要求，所以框架抗侧刚度足够。
【4】梁的弯矩计算：悬挑梁部分是作走廊用，所以不考虑风荷载影响，计算结果见表3-5-2（4）表3-5-2（4）层号节点M（l）kN.m M(r)6 G 16.70 F 16.705 G 44.65 F 44.654 G 77.54 F 77.543 G 107.60 F 107.602 G 115.94 F 115.941 G 160.46 F 160.46【4】风荷载作用下弯矩图见右图【4】风荷载作用剪力、轴力图梁端剪力计算用以下公式：V b l=V b r=(︳M b l+M b r︳)/L 计算结果见下图：。
工程结构中的风荷载分析与设计
工程结构中的风荷载分析与设计在工程结构设计中，风荷载是一个重要的考虑因素。
它对建筑物、桥梁、塔吊等结构物的稳定性和安全性有着重要影响。
风荷载分析与设计是工程师必须要掌握的一项技术。
首先，风荷载的分析是建立在风力的基础上的。
风力是空气流动引起的力量，它与气压差、空气密度、流体力学等因素密切相关。
在风荷载分析中，工程师需要考虑到风力的大小、方向和变化规律。
这对于结构的设计和材料的选择都有着重要的影响。
其次，风荷载的分析需要考虑到结构的形状和几何特征。
不同形状的结构在风力作用下会产生不同的应力和变形。
例如，高层建筑在风力作用下容易出现摆振现象，而桥梁则需要考虑到横风对桥面的冲击力。
因此，在风荷载分析中，工程师需要根据结构的形状和几何特征来确定合适的风荷载模型。
此外，风荷载的分析还需要考虑到结构的材料特性和强度。
不同材料的抗风性能各不相同，因此在设计过程中需要选择合适的材料。
同时，工程师还需要根据结构的强度和刚度来确定合理的安全系数。
这样可以保证结构在风力作用下不会发生过度变形和破坏。
在风荷载分析的过程中，工程师可以采用多种方法和工具来辅助计算和模拟。
例如，可以利用计算机软件进行数值模拟和风荷载计算。
同时，还可以通过实验室测试和风洞试验来验证分析结果的准确性。
这些方法和工具的应用可以提高风荷载分析的精度和可靠性。
最后，风荷载分析与设计不仅仅是为了满足建筑物的安全要求，还可以为结构的优化设计提供参考。
通过合理的风荷载分析，可以发现结构的薄弱环节和设计缺陷，并采取相应的措施进行改进。
这样可以提高结构的抗风能力，延长其使用寿命。
综上所述，风荷载分析与设计是工程结构设计中的重要环节。
它需要考虑到风力的大小、方向和变化规律，结构的形状和几何特征，材料的特性和强度等因素。
通过合理的分析和设计，可以保证结构在风力作用下的稳定性和安全性，同时还可以为结构的优化设计提供参考。
因此，工程师在进行结构设计时必须要掌握风荷载分析与设计的技术。
章4 风荷载 (2)
不同重现期与常规50年时风压比值：
r 0.336lg T0 0.429
重现期
/年 比值 1.114 1.0 0.916 0.734 0.353 0.239
100
50
30
10
1
0.5
荷载规范2012规定了考虑地形的修正系数
4.2 风压
4.2.4 山区的基本风压 山峰与山坡顶部B点 其他位置线性插值
当v
1 2 w1 v c 2
0 时， w1 wm （气流冲击结构物后其截面中心点产生的最大气流压强） 当v 时， w1 wb （气流原先压力强度） 1 2 wb v wm 2 2 1 2 v 风工程风压 w wm wb v 2 2g v2 风压： w (kN/m2) 1630
4.3.1 风荷载体型系数
【例1】 封闭式双坡屋面
s
150
-0.6
300
0
600
+0.8 +0.8
s
-0.5 -0.5
注：中间值按插入法计算
【例2】封闭式房屋和构筑物(正多边形)
-0.7
+0.8
-0.7
-0.5
4.3.1 风荷载体型系数
群体建筑(漩涡相互干扰)
• 群体效应=单体建筑体型系数×相互干扰增大系数
脉动风荷载的共振分量因子：
静风 软风 轻风 微风 和风 清劲风 强风 疾风 大风 烈风 狂风 暴风 飓风
4.2 风压
4.2.1 风压与风速的关系
流向 高压气幕 建筑物
小股气流
压力线
w1dA
dl
(w1+dw1)dA
风压的形成
w=v2/2
高层建筑中的风荷载分析与设计
高层建筑中的风荷载分析与设计随着现代城市建设的迅猛发展，高层建筑的作用和地位越来越显著。
然而，高层建筑由于其独特的特点，面临着风荷载的挑战。
风荷载是指建筑物在风力作用下所承受的力，其大小以及作用方式直接影响着高层建筑的稳定性和安全性。
因此，高层建筑中的风荷载分析与设计十分重要，本文将从不同角度对该问题展开讨论。
一、风荷载的基本概念风荷载是指由于风力作用产生的力对建筑物产生的压力、吸引力以及剪切力等。
它是建筑物设计中不可忽视的重要因素。
风荷载的大小与建筑物的高度、形状、表面积等因素密切相关。
在高层建筑中，由于其高度较大，表面积较广，因此所受的风荷载也较大。
二、风荷载的分析方法针对高层建筑中的风荷载分析，通常采用风洞试验和数值模拟两种主要方法。
风洞试验是指将建筑物的模型置于风洞中，通过模拟风的作用，测量建筑物所受的风荷载。
这种方法具有直观、真实的优势，能够为分析提供准确的数据。
另外，数值模拟方法是通过计算机技术对风场进行建模，从而预测风荷载。
这种方法可以对不同情况进行模拟，具有较高的灵活性和普适性。
三、风荷载的设计标准为了保证高层建筑的稳定性和安全性，各国都制定了相应的设计标准来规范风荷载的计算与设计。
以中国为例，我国建筑设计规范《建筑抗风设计规范》中规定了不同地区和不同高度的建筑物所应承受的风荷载系数。
设计人员在进行风荷载设计时，需要根据具体情况选择适当的标准，并合理应用。
四、风荷载在结构设计中的应用高层建筑的结构设计是保证其稳定性和安全性的关键环节。
风荷载的大小和作用方式需要被充分考虑和应用于结构设计中。
根据风荷载的特征，可进行结构抗风设计，采用合理的布置形式、减小结构自身的风阻系数，提高结构的抗风能力。
此外，合理的刚度设计和振动控制措施也是保证高层建筑稳定性的重要方法。
五、风荷载分析与设计的案例为了更好地理解高层建筑中的风荷载分析与设计，以下是一个实际案例。
某城市要建设一座100米高的办公楼，设计师需要进行风荷载分析与设计。
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案5
1.（8分）某民用建筑结构设计时考虑的荷载有：恒荷载G 、持久性活荷载1()L t 、临时性活荷载2()L t 、风荷载()Y W t 、雪荷载()S W t 。
已知设计基准期50T =年，恒荷载、活荷载、风荷载和雪荷载的分时段长度τ分别取为50年、10年、1年、1年。
试按照JCSS 组合规则，列出上述荷载的组合表达式。
解答（每个2分）：因1234550101011τττττ=>===>===，故有：112234[0,]max ()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t t S S S t S t S t S t τττ∈∈∈∈=++++212230[0,]()max ()max ()max ()Y S M G L L W W t T t t S S S t S t S t S t ττ∈∈∈=++++312200[0,]()()max ()max ()Y S M G L L W W t T t S S S t S t S t S t τ∈∈=++++412000[0,]()()()max ()Y S M G L L W W t T S S S t S t S t S t ∈=++++2.（12分）已知某地区年最大风速服从极值Ⅰ型分布，通过大量观测，统计得出该地区年最大风速样本的平均值为18.9m/s ，标准差为2.5m/s 。
（1） 求出该地区50年最大风速的概率分布函数； （2） 计算100年一遇的最大风速标准值；（3） 计算100年一遇最大风速不被超越的概率k p 。
（设计基准期50=T 年）已知：极值Ⅰ型概率分布函数为)]}(exp[exp{)(u x x F ---=α，其分布参数为：αμ5772.0-=X u ，Xσα2825.1=(ln )()[()]exp exp exp exp exp exp T T V V T T x u x u T F x F x T x u αααα⎧-⎫⎧-+⎫⎡⎤⎡⎤==--=--⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭⎩⎭⎧⎫⎡⎤-⎪⎪=--⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭50T = 1.2825/ 1.2825/2.50.514T αασ====ln 0.5772ln 19.7878T u u T T αμαα=+=-+=19.7878()exp exp 0.514T V x F x ⎧-⎫⎡⎤=--⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(2) 解答（4分）1()1V kF x T =-, 1111(1)ln ln(1)V k k x F u T T α-⎧⎫⎡⎤⎪⎪=-=----⎨⎬⎢⎥⎪⎪⎣⎦⎩⎭,100k T =,10011ln ln(1)8.8273/100V u m s α⎧⎫⎡⎤=----=⎨⎬⎢⎥⎣⎦⎩⎭(3) 解答（4分）1(1)Tk kp T =- 50T =,100k T =,501(1)0.6050100k p =-=3.（15分）已知某悬臂钢梁受均布荷载q 作用（如图所示），其均值和变异系数分别为 2.5/q KN m μ=，0.20q V =；钢梁截面的塑性抵抗矩W 为确定性量，33884.910W m -=⨯；材料屈服强度y f 的均值262y f MPa μ=的，变异系数为0.10y f V =。
高层建筑风荷载计算与结构设计
高层建筑风荷载计算与结构设计随着城市化进程的加快和城市人口的增长，高层建筑在现代城市中扮演着越来越重要的角色。
而高层建筑在设计与施工过程中，风荷载的计算和结构设计是至关重要的环节。
本文将探讨高层建筑风荷载计算与结构设计的相关内容。
一、风荷载计算1. 风荷载的定义和分类风荷载是指风对建筑物表面的静压力和动压力所产生的作用力。
根据风的性质和特点，风荷载可分为静风荷载、动风荷载和波浪风荷载等多种类型。
2. 风荷载计算方法风荷载计算是高层建筑结构设计的重要内容之一。
常用的计算方法包括静态风荷载计算方法、动态风荷载计算方法和实验风洞模拟等。
3. 风荷载标准为了保证高层建筑的结构安全性，各国都颁布了相应的风荷载标准，如中国《建筑抗震设计规范》、美国《ASCE7-10》等。
二、结构设计1. 结构材料选择高层建筑的结构设计应选择适宜的结构材料，如混凝土、钢结构、钢混凝土结构等，以满足建筑的承载能力要求。
2. 结构形式设计高层建筑的结构形式设计应考虑建筑本身的使用功能和外部环境，合理选择适应的结构形式，如框架结构、剪力墙结构、框筒结构等。
3. 结构稳定性设计高层建筑结构的稳定性设计是保证建筑整体稳定性和安全性的关键，需要考虑风荷载、地震作用等外部因素对结构的影响。
结语高层建筑风荷载计算与结构设计是高层建筑设计中的重要内容，直接影响到建筑物的安全性和稳定性。
设计者在进行设计时应充分考虑风荷载的计算方法和结构设计原则，确保建筑物能够承受外部环境的作用力，达到设计要求。
通过本文的介绍，希望读者对高层建筑风荷载计算与结构设计有了进一步的了解，为高层建筑的设计与建设提供一定的参考和指导。
《荷载与结构设计方法》试题 参考答案1
《荷载与结构设计方法》试题+参考答案1一、填空题（每空1分，共20分）1．作用按时间的变异分为:永久作用，可变作用，偶然作用_2． 影响结构抗力的因素有：材料性能的不定性，几何参数的不定性，计算模式的不定性.. 3．冻土的四种基本成分是_固态的土颗粒，冰，液态水，气体和水汽.4．正常使用极限状态对应于结构或者构件达到_正常使用或耐久性能_的某项规定限值. 5． 结构的可靠性是_安全性，适用性，耐久性__的总称.6．结构极限状态分为_承载能力极限状态，正常使用极限状态_.7． 结构可靠度的确定应考虑的因素，除了公众心理外，还有结构重要性，社会经济承受力，结构破坏性质二.名词解释(10分)1. 作用：能使结构产生效应(内力，应力，位移，应变等)的各种因素总称为作用（3分）2. 地震烈度：某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度.（3分）3. 承载能力极限状态：结构或构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形，这种状态称为承载能力极限状态.（4分）三.简答题. (共20分)1. 结构抗力的不定性的影响有哪些?答：①结构材料性能的不定性、②结构几何参数的不定性、③结构计算模式的不定性。
（每点1分）2. 基本风压的5个规定.答：基本风压通常应符合以下五个规定。
①标准高度的规定。
我国《建筑结构荷载规范》规定以10m 高为标准高度。
②地貌的规定。
我国及世界上大多数国家规定，基本风速或基本风压按空旷平坦地貌而定。
③公称风速的时距。
规定的基本风速的时距为10min 。
④最大风速的样本时间。
我国取1年作为统计最大风速的样本时间。
⑤基本风速的重现期。
我国规定的基本风速的重现期为30年。
（每点1分）(5)3. 简要回答地震震级和烈度的差别与联系(6)答：①地震震级是衡量一次地震规模大小的数量等级。
②地震烈度是某一特定地区遭受一次地震影响的强弱程度。
③一次地震发生，震级只有一个，然而在不同地点却会有不同的地震烈度，但确定地点上的烈度是一定的，且定性上震级越大，确定地点上的烈度也越大。
结构设计知识：风荷载在结构设计中的应用
结构设计知识：风荷载在结构设计中的应用随着建筑物不断增加的高度和流线型设计的尝试，风荷载已成为结构设计中非常重要的考虑对象之一。
风荷载是指建筑物、桥梁或其他结构体受到的风压力和风力的力量，是一种非常重要的外部荷载。
因此，在结构设计中，必须根据实际情况综合考虑风荷载的影响，进行合理的结构设计，以保证结构的安全性和稳定性。
1.风荷载的形成原因风荷载是由气体环境中流动的空气造成的。
它的大小与气流速度和空间布局等因素有关。
风荷载的影响主要来自以下几个方面：（1）风速风速是决定风荷载大小的关键因素。
随着风速的增加，风荷载也相应增大。
（2）风的气动特性建筑物的形状和固体本身的材料有很大的影响。
例如，如果风部分绕过了建筑物，在高层建筑的顶部和角部会形成强大的负压力，风荷载也相应较大。
（3）地面的地貌和建筑物周围的环境地面地形和建筑物周围的环境都会对风荷载造成影响。
例如，建筑物周围有其他高层建筑，会影响风的流向和速度。
2.风荷载的计算方法在结构设计中，风荷载的计算方法通常使用国家和国际标准的规定和方法。
例如，我国现行的规范：《建筑结构荷载规范》第二部分给出了关于建筑物风荷载的计算方法和标准。
（1）静力分析法利用静力分析法计算建筑物（或其他结构体）受到风荷载的作用力，主要是计算结构体的振动和位移，从而确定结构的稳定性。
这种方法比较适合于大型建筑和桥梁的设计。
（2）风洞实验法风洞实验方法通常适用于建筑物的设计，特别是高层建筑的设计。
风洞实验可以通过物理实验来模拟风的流动，从而更准确地估计结构体所受的风荷载。
（3）数值模拟法数值模拟法是一种比较新颖的计算方法，使用计算机模拟建筑物在风荷载下的响应，可以预测建筑物在不同风荷载下的响应和损伤，进而为结构设计工作提供更为准确的依据。
3.风荷载对结构设计的影响风荷载是结构设计中必须考虑的重要因素之一，影响结构的安全性、稳定性和经济性。
建筑物在风荷载下，会导致建筑物发生倾覆、倾斜、震动和损坏等问题。
工程荷载与结构设计方法知识点汇总
工程荷载与结构设计方法知识点汇总1.荷载的类型与特点：-静荷载：指在结构上作用的重力、永久荷载等。
-动荷载：指风荷载、地震荷载等变动的荷载。
-临时荷载：指施工过程中的荷载。
-特点：不确定性大、变化复杂、荷载组合多、空间非均匀性。
2.荷载标准与规范：-国家标准：《建筑抗震设计规范》，《建筑荷载标准》等。
-行业标准：《公路桥涵设计规范》，《港口工程设计规范》等。
3.结构设计的基本原理：-强度理论：根据结构构件的承载能力，确保结构在工作荷载下强度不超过规定值。
-刚度理论：保证结构不会因荷载引起过大的变形和挠度。
-稳定性理论：保证结构在荷载作用下的整体稳定。
4.结构设计方法的步骤：-了解结构受力情况，进行结构分析。
-根据荷载标准确定设计荷载。
-选择合适的结构形式和材料。
-进行结构设计计算，满足强度、刚度和稳定性的要求。
-进行结构施工方案设计。
5.荷载分析方法：-静力分析：结构在静止状态下进行受力分析。
-动力分析：结构在动态荷载下的受力分析。
-三维有限元分析：利用有限元法对结构进行仿真分析。
-变形监测：通过监测结构变形情况来判断结构受力情况。
6.荷载计算方法：-均布荷载法：将荷载均匀分布到结构上进行计算。
-点载荷载法：将荷载集中在不同点上进行计算。
-面载荷载法：将荷载分布在一个或多个面上进行计算。
7.结构设计的一些注意事项：-结构的总体稳定：确保结构在静力和动力荷载下保持稳定。
-结构的变形：考虑结构变形对周围环境的影响。
-施工过程中的安全：以施工阶段的特殊荷载为基础进行设计。
-材料的选择：根据设计荷载和使用环境选择合适的材料。
8.结构设计的软件工具：-SAP2000：用于结构分析和设计的通用有限元分析软件。
-ETABS：适用于建筑物结构分析和设计的软件。
-ANSYS：用于结构、流体和电磁场分析的通用有限元软件。
总之，工程荷载与结构设计方法是土木工程学中的重要内容，对于保证工程安全和可靠性具有重要意义。
通过熟悉其基本原理和方法，设计师可以选择合适的结构形式和材料，并进行合理的荷载分析和计算，从而保证工程的稳定性和安全性。
第3章风荷载
第3章风荷载wind load1997年第11号台风近中心最大风速54m/s，远远超过12级风36.9m/s的风速，8级以上大风风圈半径5003.1 风的有关知识3.1.1风的形成由于地球表面各处的温度、气压变化，气流就会从压力高处向压力低处运动，把热量从热带向两极输送，因此形成不同方向的风，并伴随不同的气象变化。
台风Typhoon夏季，当东北风和西南风在热带海洋上交汇，就会形成一个小的漩涡，这个漩涡形成后，不断吸收热带地区海洋的大气热量，形成热带气旋。
它一边吸收水蒸气，一边飞速地旋转，强度也不断加强，形成热带风暴、强热带风暴乃至台风。
多个台风生成，台风一般生成在热带洋面上，它属于热带气旋的一个种类。
季风seasonal wind主要是因海陆间热力环流的季节变化。
夏季大陆增热比海洋剧烈，气压随高度变化慢于海洋上空，所以到一定高度，就产生从大陆指向海洋的水平气压梯度，空气由大陆指向海洋，海洋上形成高压，大陆形成低压，空气从海洋海向大陆，形成了与高空方向相反气流，构成了夏季的季风环流。
冬季大陆迅速冷却，海洋上温度比陆地要高，因此大陆为高压，海洋上为低压，低层气流由大陆流向海洋，高层气流由海洋流向大陆，形成冬季的风力等级风力等级名称海面大概的波高（米）海面和渔船征象陆上地物征象相当于平地十米高处的风速(米/秒)一般最高范围中数0无风--海面平静静、烟直上0.0-0.201软风0.10.1微波鱼磷状,没有浪花.一般渔船正好能使舵.烟能表示风向,树叶略有摇动。
0.3-1.512轻风0.20.3小波,波长尚短,但波形显著,波峰光亮但不破裂.人面感觉有风,树叶微响,旗子开始飘动。
1.6-3.323微风0.6 1.0小波加大,波峰开始破裂;浪沫光亮,有时有散见的白浪花树叶及小枝摇动不息,旗子展开,高的草摇动不息。
3.4-5.444和风 1.0 1.5小浪,波长变长;白浪成群出现.能吹起地面灰尘和纸张,树枝摇动,高的草呈波浪起伏5.5-7.975清劲风 2.0 2.5中浪,具有较显著的长波形状;许多白浪形成.有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波,高的草波浪起伏明显8.0-10.796强风 3.0 4.0轻度大浪开始形成,到处都有更大的白沫峰.有时有飞沫.大树枝摇动,电线呼呼有声,高的草不时倾伏于地.10.8-13.8127疾风 4.0 5.5轻度大浪,碎浪而成白浪沫沿风向呈条状全树摇动,大树枝弯下来,迎风步行感觉不便.13.9-17.1168大风 5.57.5有中度的大浪,波长较长,波峰边缘开始破碎成飞沫片.可折毁小树枝,人迎风前行感觉阻力甚大.17.2-20.7199烈风7.010.0狂浪,沿风向白沫呈浓密的条带状,波峰开始翻滚.草房遭受破坏,屋瓦被掀起,大树枝可折断.20.8-24.42310狂风9.012.5狂涛,波峰长而翻卷;白沫成片出现,整个海面呈白色.树木可被吹倒,一般建造物遭破坏.24.5-28.42611暴风11.516.0异常狂涛,海面完全被白沫片所掩盖,波浪到处破成泡沫.大树可被吹倒,一般建造物遭严重破坏.28.5-32.63112飓风14.0-空中充满了白色的浪花和飞沫,海面完全变白.陆地少见,其摧毁力很大.>32.6333.2 风压(1)风压：气流遇到建筑物的阻碍产生压力气幕，即风压。
钢结构设计风荷载计算
钢结构设计风荷载计算一、引言钢结构设计是指在满足强度、刚度和稳定性等方面要求的前提下，对各种荷载进行合理计算和分析，以确定构件尺寸和材料，从而保证钢结构的安全性和经济性。
其中，风荷载是钢结构设计中重要的考虑因素之一，本文将针对钢结构设计中的风荷载计算进行详细介绍。
二、风荷载的基本概念风荷载是指风对建筑物或结构物表面所产生的作用力及其分布。
根据风速和结构形状的不同，风荷载可以分为静力风荷载和动力风荷载两种。
1. 静力风荷载静力风荷载主要是指风对建筑物或结构物表面产生的压力和吸力。
根据我国《建筑抗风设计规范》的规定，静力风荷载可以根据结构的高度、曝光系数、风向因子等参数进行计算。
2. 动力风荷载动力风荷载主要是指风对建筑物或结构物引起的振荡。
在结构的振动问题中，根据风速和结构的自振频率的关系可以将动力风荷载分为区域风场作用下的稳态风和非稳态风的影响。
三、风荷载的计算方法风荷载的计算方法主要有三种：权重法、动力反应谱法和风洞试验法。
以下将对这三种方法进行详细介绍。
1. 权重法权重法是一种简单且常用的计算方法，适用于一般结构。
该方法根据结构自重和荷载的分布情况，在结构上设置一系列风荷载作用的控制面，然后通过对风荷载相互作用的计算，最终得到结构的风荷载。
2. 动力反应谱法动力反应谱法是一种适用于考虑结构动力响应的计算方法。
该方法通过测定结构物对不同风速下的振动响应，进而确定结构的风荷载。
此方法相对于权重法计算更为精确，能够更好地反映结构的动力性能。
3. 风洞试验法风洞试验法是一种通过对模型在风洞中进行实验来模拟真实风场，从而测定结构在不同风速下的风荷载。
该方法具有直观、准确的特点，但操作比较繁琐且成本较高，主要适用于一些关键性的工程项目。
四、风荷载计算的注意事项在进行钢结构设计风荷载计算时，需要注意以下几个方面：1. 考虑风荷载合理性风荷载计算是钢结构设计中的一个重要环节，必须确保计算结果的合理性。
在进行计算时，需要根据建筑物的实际情况，合理确定风荷载的计算方法和参数，避免过大或过小的计算结果。
第3章 风荷载
风作用在建筑物表面上所引起的实际压力与来流风的 速度压的比值——风荷载体型系数
• 建筑物表面任一点的净风压力除以建筑物来流风压，再加权
平均
风洞试验
风载体型系数ms
• 描述了房屋表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律 ，主要与房屋的体型和尺度有关。
设计时采用各个表面风作用力的平均值
《高层混凝土规程》的补充规定
荷载与结构设计方法
第3章：风荷载
风的基本概念与类型
风 是大气层中空气的流动。由于地球表 面不同地区的大气层所吸收的太阳能量不同， 造成了各地空气温度的差异，产生的气压差驱 动空气从气压高的地方向气压低的地方流动， 即形成了风
常见的自然灾害风类型：
热带气旋、季风和龙卷风
3
1.1
热带气旋
1) 概念
发生在热带海洋上的大气漩涡，是热带低压、热带风暴、 台风和飓风的总称。
Ⅱ类场地，基本风压
，已知结构基本自振周期1.9s。
(墙厚300mm)
求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩
解：1、求风荷载标准值 wk = Z ms mZ w0
(1)基本风压值
(2)风荷载体形系数 (3)风压高度变化系数
为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处， 每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于 城市郊区为B类，
多层房屋的风荷载
• 考虑风振的情形 (1) H＞30m、H/B(窄边宽度)＞1.5同时满足
(2) 自振周期T1＞0.25s的高耸结构
(3) 跨度＞36m的屋盖
高层建筑自振周期的确定
《荷载规范》
总风荷载的确定
风荷载的等效换算
例题
例∶已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区
建筑结构抗风设计与风荷载分析
建筑结构抗风设计与风荷载分析引言：建筑结构的抗风设计与风荷载分析是建筑工程中非常重要的一部分。
随着城市化进程的加快，高层建筑越来越多地出现在我们的生活中。
而高层建筑由于其高度较大、结构较为复杂，对风的抵抗能力要求较高。
因此，建筑结构抗风设计与风荷载分析成为了建筑工程师必须要深入研究的领域。
一、风荷载的定义与作用风荷载是指风对建筑物表面所产生的压力和力矩。
风荷载是建筑物设计时必须考虑的重要因素，它直接影响着建筑物的安全性和稳定性。
风荷载的大小与建筑物的形状、高度、周围环境等因素有关。
二、风荷载的计算方法风荷载的计算方法主要有静风法和动风法两种。
静风法是指根据风速和建筑物的特性，通过计算得到建筑物的风荷载。
动风法是指通过模拟风场的变化，计算建筑物在不同风速下的风荷载。
两种方法各有优劣，根据具体情况选择合适的方法进行计算。
三、建筑结构抗风设计的原则1.合理选择结构形式：不同的结构形式对风荷载的抵抗能力不同，建筑师应根据具体情况选择合适的结构形式，提高建筑物的抗风能力。
2.合理布置结构构件：结构构件的布置对建筑物的抗风能力有着重要的影响，合理布置结构构件可以提高建筑物的抗风能力。
3.合理选择材料：不同材料的抗风能力也有所不同，建筑师应根据具体情况选择合适的材料，提高建筑物的抗风能力。
4.合理设置风阻设施：风阻设施可以有效地减小风荷载对建筑物的影响，建筑师应根据具体情况设置合适的风阻设施。
四、建筑结构抗风设计的实践建筑结构抗风设计的实践需要建筑师具备一定的专业知识和经验。
在实践中，建筑师需要根据风荷载的计算结果，合理设计建筑物的结构形式、结构构件的布置和材料的选择等。
同时，建筑师还需要根据具体情况设置合适的风阻设施，提高建筑物的抗风能力。
五、建筑结构抗风设计的发展趋势随着科技的进步和建筑工程的发展，建筑结构抗风设计也在不断创新和发展。
未来，建筑师将更加注重风荷载的计算精确性和建筑物的抗风能力。
同时，随着新材料的应用和新技术的发展，建筑师将有更多的手段来提高建筑物的抗风能力。
结构设计中各类荷载的确定方法
第2次课 荷载荷载与建模与建模与建模荷载荷载2.1 2.1 风荷载风荷载风荷载：：【荷载规范GB 50009-2001(2006版)附表D.4强条】2.2 正常使用活荷载标准值（KN/m2）：【荷载规范-4.1.1强条、技术措施-荷载篇】（1） 住宅、宿舍取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.0；（2） 办公、教室取2.0；其走廊、楼梯、门厅取2.5；（3） 食堂、餐厅取2.5；其走廊、楼梯、门厅取2.5；（4） 一般阳台取2.5；（5） 人流可能密集的走廊/楼梯/门厅/阳台、高层住宅群间连廊/平台取3.5；（6） 卫生间取2.0~2.5（按荷载规范）；设浴缸、座厕的卫生间取4.0；（7） 住宅厨房取2.0，中小型厨房取4.0，大型厨房取8.0（超重设备另行计算）；（8） 多功能厅、阶梯教室有固定坐位取3.0；无固定坐位取3.5；（9） 商店、展览厅、娱乐室取3.5；其走廊、楼梯、门厅取3.5；（10） 大型餐厅、宴会厅、酒吧、舞厅、健身房、舞台取4.0；（11） 礼堂、剧场、影院、有固定坐位的看台、公共洗衣房取3.0；（12） 小汽车通道及停车库取4.0；（13） 消防车通道：单向板取35.0；双向板楼盖、无梁楼盖取20.0；注：消防车超过300KN 时，应按结构等效原则，换算为等效均布荷载。
结构荷载输入：无覆土的双向板（板跨≥2.7m ）：板、次梁取28，主梁取20；覆土厚度≥0.5m 的双向板（板跨≥2.7m ）：板取≤28, 梁参考院部《消防车等效荷载取值计算表》；其余情况需单另计算，专业负责人需复核。
（14） 书库、档案库取5.0；（15） 密集柜书库取12.0；（16） 大型宾馆洗衣房取7.5；（17） 微机房取3.0；大中型电子计算机房取≥5.0，或按实际；（18） 电梯机房、通风机房取7.0；通风机平台取6（≤5号风机）或8（8号风机）；（19） 制冷机房、宾馆储藏室、布草间、公共卫生间（包括填料隔墙）取8.0；（20） 水泵房、变配电房、发电机房、银行金库及票据仓库取10.0；（21） 管道转换层取4.0；（22） 电梯井道下有人到达房间的顶板取5.0。
建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析
建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析在建筑结构设计中，风荷载与风力响应分析是至关重要的。
风是自然界中的一种常见力量，它对建筑物产生的压力和力学响应不能忽视。
本文将探讨建筑结构设计中的风荷载与风力响应分析，并提供一些相关的实例和方法。
一、风荷载分析风荷载是指风对建筑物产生的压力和力学效应。
在建筑结构设计中，风荷载是必须考虑的重要因素之一。
首先，我们需要了解风荷载的来源和作用机制。
风荷载的来源主要是大气中的气压差异引起的。
当风经过建筑物时，会在建筑物表面产生压力差，从而产生荷载。
风荷载对建筑结构的影响有两个方面：一个是静风荷载，即常见的静态压力；另一个是动风荷载，即风速引起的动态效应。
对于风荷载的计算，常用的方法是按照国家规范进行计算。
这些规范提供了各种建筑类型和地区的风速概率分布曲线，以及建筑物的风荷载计算方法。
基于这些规范，结构设计师可以确定不同风速下的静风压力，并结合建筑结构的特点进行计算。
二、风力响应分析风力响应分析是指建筑物在受到风荷载时的结构响应分析。
建筑物在受到风荷载时会产生形变和应力，而风力响应分析旨在评估和控制这些响应，确保建筑物的稳定性和安全性。
常见的风力响应分析方法包括静力分析和动力分析。
静力分析是一种简化的方法，通常用于预估建筑物在可能的最大风荷载下的位移和应力。
动力分析则更为复杂，考虑了风荷载的动态效应以及结构的振动特性。
对于静力分析，常用的方法是等效静态法。
该方法的基本思想是将动态风荷载转化为与之等效的静态风荷载，从而简化结构的分析和设计。
这种方法适用于一些简单的建筑结构，但对于复杂的结构则需要考虑动力分析。
动力分析的方法有很多种，其中一种常见的方法是模态分析。
模态分析考虑了建筑物的固有振动特性，通过计算建筑物的模态响应来评估风力响应。
这种方法对于高层建筑等柔性结构尤为适用，能够更准确地预测结构的响应。
三、风荷载与风力响应的实例下面以高层建筑为例，说明风荷载与风力响应的分析过程。
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A类是指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，取地面粗糙度指数αA =0.12，梯度风高度 H=T3A 00m。
B类是指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区，
取地面粗糙度指数 αB =0.16，梯度风高度 HTB 350m。 C类是指有密集建筑群的城市市区，取地面粗糙度指数 αC =0.22，梯度风 高度 HTC 400m。
6～11
3
微风
0.6
1.0
渔船渐觉簸动，随风移行每小时 5～6km
树叶及微枝摇动不息，旌旗展开
12～19
4
和风
1.0
1.5 渔船满帆时船身倾于一侧
能吹起地面的灰尘和纸张，树的小枝摇动
20～28
5
清劲风
2.0
2.5 渔船缩帆(即收去帆的一部分)
有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波
29～38
6
强风
3.0
4.0 渔船加倍缩帆，捕鱼须注意风险 大树枝摇动，电线呼呼有声，举伞困难
75～88 89～102
11
暴风
11.5
16.0 汽船遇之极危险
陆上很少，有时必有重大损毁
103～117
12
飓风
14
- 海浪滔天
陆上绝少，其捣毁力极大
118～133
<10
1～3 4～6 7～10 11～16 17～21 22～27 28～33 30～40 41～47 48～55 56～63 64～71
0～0.2
0.3～1.5 1.6～3.3 3.4～5.4 5.5～7.9 8.0～10.7 10.8～13.8 13.9～17.1 17.2～20.7 20.8～24.4 24.5～28.4 28.5～32.6 32.7～36.9
一、风速与风压的关系
风压
风的强度常用风速表示。当风以一定的速度向前运动遇到建筑物、构 筑物、桥梁等阻碍物时，将对这些阻碍物产生压力，即风压。 在规定条件下确定的风速称为基本风速，
风压
三、非标准条件下的风速或风压的换算 1. 不同高度换算 即使在同一地区，高度不同，风速也会不同。当实
测风速高度不足10m标准高度时，应由气象台站根据不同高 度风速的对比观测资料，并考虑风速大小的影响，给出非标 准高度风速与10m标准高度风速的换算系数。缺乏观测资料 时，实测风速高度换算系数也可按表3-2取值。
2. 季风 由于大陆和海洋在一年之中增热和冷却程度不同，在大陆和海洋之间 大范围的、风向随季节有规律改变的风，称为季风。
三、我国风气候总况
(1) 台湾、海南和南海诸岛由于地处海洋，常年受台风的直接影响，是 我国最大的风区。
(2) 东南沿海地区由于受台风影响，是我国大陆的大风区。风速梯度由 沿海指向内陆。台风登陆后，受地面摩擦的影响，风速削弱很快。统计表明， 在离海岸100km处，风速约减小一半。
四、风级—13级
风力 等级
名称
海面状况浪高/m
一
最
般
高
海岸渔船征象
陆地地面物征象
距地10m高处相当风速
km/h
mile/h
m/s
0
静风
-
-静
静、烟直上
<1
1
软风
0.1
0.1 普通渔船略觉摇动
烟能表示风向，但风向标不能转动
1～5
2
轻风
0.2
0.3
渔船张帆时，可随风移行每小时 2km～3km
人面感觉有风，树叶有微响，风向标能转动
风压高度变化系数
设标准地貌下梯度风高度为
H T0
，粗糙度指数w为0 0
，基本风压
值为
w 0
；任一地貌下梯度风高度为H Ta
。根据梯度风高度处
风压相等的条件，由式(3-5)可导出：
W 0
H T0
10
20
W 0a
H T
10
2
W 0
H T0
10
20
10 H
T
2
W 0
任意地貌、高度z处风压：
39～49
7
疾风
4.0
5.5 渔船停息港中，在海上下锚
全树摇动，迎风步行感觉不便
50～61
8
大风
5.5
7.5 近港渔船皆停留不出
微枝折毁，人向前行，感觉阻力甚大
62～74
9
烈风
7.0
10.0 汽船航行困难
10
狂风
9.0
12.5 汽船航行颇危险
烟囱顶部及平瓦移动，小屋有损
陆上少见，有时可使树木拔起或将建筑物吹 毁
D类：
D z
=0.318 (z/10)0.60
风压高度变化系数
根据上式可求出各类地面粗糙度下的风压高度变化系数。
对于平坦或稍有起伏的地形，高度变化系数直接按表3-5取用。
对于山区的建筑物，风压高度变化系数除由表3-5确定外，还
应考虑地形的修正，修正系数 分别按下述规定采用：
(1) 对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式
律可用指数函数来描述，即：
v z
v 0
z 0
(3-3)
式中v ——任一高度z处平均风速；
v0—z ——标—准离高地度面处任平一均高风度速(m；)；
z 0
——离地面标准高度，
通常取为10m；
a ——与地面粗糙度有关的指数，
地面粗糙度越大，a越大。
图3.2 不同粗糙度下的平均风剖面
风压高度变化系数
20s
10s
5s
瞬时
时距换算系数
0.940
1.00
1.07
1.16
1.20
1.26
1.28
1.35
1.39
1.50
风压
应该指出，表中所列出的是平均比值。实际 上有许多因素影响该比值，其中最重要的有：
(1) 平均风速值。实测表明，10min 平均风速 越小，该比值越大。
(2) 天气变化情况。一般天气变化越剧烈，该 比值越大。如雷暴大风最大，台风次之，而寒潮大 风(冷空气)则最小。
(3) 东北、华北和西北地区是我国的次大风区，风速梯度由北向南，与 寒潮入侵路线一致。华北地区夏季受季风影响，风速有可能超过寒潮风速。 黑龙江西北部处于我国纬度最北地区，它不在蒙古高压的正前方，因此那里 的风速不大。
(4) 青藏高原地势高，平均海拔在4～5 km，属较大风区。 (5) 长江中下游、黄河中下游是小风区，一般台风到此已大为减弱，寒 潮风到此也是强弩之末。 (6) 云贵高原处于东亚大气环流的死角，空气经常处于静止状态，加之 地形闭塞，形成了我国的最小风区。
表3-2 实测风速高度换算系数
实测风速高度/m
4
6
8
10
12
14
16
18
20
高度换算系数
1.158 1.085 1.036 1.000 0.971 0.948 0.928 0.910 0.895
风压
三、非标准条件下的风速或风压的换算
2.不同时距换算
时距不同，所求得的平均风速也不同。有时天气变化
剧烈，气象台站瞬时风速记录时距小于10min，因此在某些
采用：
B
[1
tan (1
风压
在标准大气压情况下， γ=0.012018kN/m3，g =9.80m/s2，可得：
W0
2g
v02
0.012018 2 9.80
v02
v02 1630
(KN
/
m2 )
(3-2)
在不同的地理位置，大气条件是不同的， γ和 g值也不相同。资料
缺乏时，空气密度可假设海拔高度为0m，取 ρ=1.25(kg/m3)；重力加速度
风压
4. 最大风速的样本时间——一年 由于气候的重复性，风有着它的自然周期，每年季节性 地重复一次。因此，年最大风速最有代表性。 5. 基本风速的重现期:工程设计时，一般应考虑结构在使 用过程中几十年时间范围内，可能遭遇到的最大风速。该最 大风速不是经常出现，而是间隔一段时间后再出现，这个间 隔时间称为重现期。
W (z)
H T0
10
20
10 H
T
2
2
z 10
W 0
W
z
0
式中， z
为任意地貌下的风压高度变化系数，a 应按地
面粗糙度指数 和假定的梯度风高度 确定，并随离地面
高度z而变化。
风压高度变化系数
《建筑结构荷载规范》(GB 50009—0 2001)将地面粗糙度分为A、B、
C、D四类。
第3章 风荷载
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本章内容
• 风的有关知识 •风压 •风压高度变化系数 •风荷载体型系数 •结构抗风计算的几个重要概念 •顺风向结构风效应 •横风向结构风效应 •结构总风效应 •思考题
风的有关知识
一、风的形成 风是空气相对于地面的运动。由于太阳对地球各处辐射
程度和大气升温的不均衡性，在地球上的不同地区产生大气 压力差，空气从气压大的地方向气压小的地方流动就形成了 风。
情况下需要进行不同时距之间的平均风速换算。实测结果表
明，各种不同时距间平均风速的比值受到多种因素影响，具
有很大的变异性。不同时距与10min时距风速换算系数可近
似按表3-3取值。
表3-3 不同时距与10 min时距风速换算系数
实测风速时距
60min 10min 5min
2min
1min 0.5min
在表中未列出时，也可按《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)中全
国基本风压分布图(附图2)查得。在进行桥梁结构设计时，可按《公路桥
涵设计通用规范》中全国基本风压分布图查得基本风压值。