风荷载计算算例说课材料

风荷载计算算例

3.6.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= （8.1.1-1）

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》表7.3.1确定。本项目建筑平面为规则的矩形，查表8.3.1项次30，迎风面体型系数0.8（压风指向建筑物内侧），背风面-0.5（吸风指向建筑外侧面），侧风面-0.7（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8.2.1确定。本工程结构顶端高度为3.0x30+0.6=90.6米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范8.2.1条地面粗糙度为B 类。

由表8.2.1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1.93和2.00。

则90.6米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：

90.690(2.00 1.93) 1.93 1.934210090

z u -=-+=- 对于高度大于30m 且高宽比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T1大于

0.25s 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 gI B β=+ （8.4.3）

式中：

g ——峰值因子，可取2.5

10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39；

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：

R =（8.4.4-1）

115x x => （8.4.4-2）

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

1.28、1.0、0.54和0.26；

1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取0.01，对有填充墙的钢结构房屋可取0.02，对钢筋混凝土及砌体结构可取0.05，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 =

110208.851.00.45

w x k ω===⨯ 22

124/324/311208.850.8626(1)60.02(1208.85)x R x ππζ===+⨯+

脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

11()z x z

z

z B kH αφρρμ= （8.4.5） 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——系数，按表8.4.5-1取值。

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：

z H

ρ= （8.4.6-1） 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：

x B

ρ= （8.4.6-2） 式中：

B ——结构迎风面宽度（m ），2B H ≤。

0.73190.6

x ρ==

0.92823.4

z ρ== 10.1871() 1.00.67090.60.7310.9280.5461.9342z x z z z B kH αφρρμ==⨯⨯=

振型系数1()z φ应根据结构动力计算确定，对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数可根据相对高度z/H 按照规范附录G 确定。

本工程风荷载计算不分段，认为风荷载沿竖向倒三角形分布，沿结构竖向只需计算顶点风压，本结构质量刚度沿竖向分布比较均匀，其第一振型的参与对风压脉动的影响起着主要的决定性作用，所以，对顺风向响应仅考虑第1振型的影响。计算顶点的振型系数为z/H=1.0，则1() 1.0z φ=

212 2.50.140.54610.862 1.51Z β=+⨯⨯⨯+=

0 1.51(0.80.5) 1.93420.45 1.709k z s z w u u βω==⨯+⨯⨯=kN/m 2

由此，确定了该结构顶点风荷载标准值为1.709kN/m 2，地面风荷载为0，风荷载按照倒三角形分布，可将风荷载简化为集中荷载分布于楼层处，由风荷载的分布形式和大小可以计算得到分布于每个楼层处的风荷载大小。

结构顶层风荷载为： 1.70923.4 3.0119.97top k W w Bh kN ==⨯⨯=