风荷载内力计算
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。
(整理)风荷载作用下框架内力计算
风荷载作用下框架内力计算：框架在风荷载作用下的内力计算采用D 值法。
计算时首先将框架各楼层的层间总剪力Vj ，按各柱的侧移刚度值（D 值）在该层总侧移刚度所占比例分配到各柱，即可求得第j 层第i 柱的层间剪力Vij ；根据求得的各柱层间剪力Vij 和修正后的反弯点位置Y ，即可确定柱端弯矩Mc 上和Mc 下；由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，将节点左右梁端弯矩之和按线刚度比例分配，可求出各梁端弯矩；进而由梁的平衡条件求出梁端剪力；最后，第j 层第i 柱的轴力即为其上各层节点左右梁端剪力代数和。
（1）一榀框架上风荷载的作用计算：前面已经算出风荷载作用下的一榀框架下每层楼的剪力，但是还要计算出一品框架下每根柱子分得的剪力Vi DijDijVij sj ∑==1,具体的计算结果见下表:（2）风荷载作用下反弯点高度的计算:反弯点高度比即: V=V0+V1+V2+V3式中:V0 ——标准层反弯点高度比；注：本框架风荷载采用分段式均布荷载，故可查《高层建筑结构设计》表5.8a。
V1 ——因上、下层梁刚度比变化的修正值，查《高层建筑结构设计》表5.9；V2 ——因上层层高变化的修正值，查《高层建筑结构设计》表5.10；V3 ——因下层层高变化的修正值，查《高层建筑结构设计》表5.10。
具体计算结果见下表：（3）计算各柱端、梁端弯矩:①柱端弯矩计算：柱上下端弯矩按式：M u = V (1 - y)h，M d = Vyh计算；②梁端弯矩计算：梁端弯矩按式M = i b / ∑ i b ⨯ (M u + M d )具体结果如下：（4）计算各梁端剪力:计算方法：以梁为隔离体根据力矩平衡可得到梁端剪力。
具体计算结果如下表：注：单位为KN（5）计算各柱轴力:计算方法：已知梁的剪力，由上到下利用节点的竖向力平衡条件，即可得到柱的轴力，计算方法同恒。
（6）风荷载作用下的内力图绘制:风载作用下的梁端、柱端弯矩，梁端柱端剪力，柱的轴力计算完毕，恒载作用下的标准值如下几图所示：手算风荷载作用下柱端弯矩图手算风荷载作用下两端弯矩图与电算内力图的比较：电算风荷载作用下柱端弯矩图电算风荷载作用下两端弯矩图误差分析：风荷载作用下梁柱剪力图的绘制与误差分析：手算风荷载作用下的梁柱剪力图电算风荷载作用下的梁柱剪力图误差分析：风荷载作用下柱轴力图的绘制与误差分析：手算风荷载作用下的柱轴力图电算风荷载作用下的柱轴力图误差分析：水平地震作用下框架内力计算：框架在水平地震荷载作用下的内力计算采用D值法。
风荷载
3.4 风荷载计算本工程位于城郊，地面粗糙度为B类，基本风荷载可按下式计算：w k=βz∙μs∙μz∙w0（3-10）式中βz—风振系数；μs—风荷载体型系数；μz—风压高度变化系数；w0—基本风压。
风振系数βz=1.0，风荷载体型系数μs=1.3，风压高度变化系数μz根据各楼层处高度可按《荷载规范》查的，基本风压w0=0.35kN m2⁄。
各楼层处风荷载P i=w ik∙ℎi∙b i，第i楼层处受风面的高度ℎi取计算楼层上下层层高各半，顶层取至女儿墙墙顶。
楼层出受风面的宽度b i取6m。
只考虑轴线○5一榀框架。
计算过程见下表。
表3-1 风荷载作用下各系数计算表层次βzμs Z(m) μz w0(kN mm2⁄) hi(m) b i(m) P i(kN)5 1.0 1.316.95 1.18 0.35 2.55 6.0 8.21图3-22 风荷载作用下框架结构计算简图D值法计算风荷载作用下内力：一般层k=∑i b2i c ，α=kk+2，底层k=∑i bi c，α=k+0.5k+2，柱子的抗侧移刚度D =α12i c h j2，计算结果如下表：表3-2 框架柱抗侧移刚度计算表层次 柱的类型 kα D （kN m ⁄）2~5层 中柱 (1根) 2.44 0.550 1.884×104 边柱（2根） 1.22 0.379 1.298×104 底层中柱（1根） 3.15 0.709 1.138×104 边柱（2根）1.570.5800.931×104注：∑i b 指框架梁线刚度之和，i c 指柱子的线刚度，k 指框架梁柱线刚度比，α指柱侧向线刚度降低系数。
3.4.1 各楼层风荷载剪力计算风荷载作用下各层剪力可按公式3-11计算： V jk =D jk∑D jk mk=1V j (3-11) 式中 V jk —第j 层第k 柱所分配到的剪力； D jk —第j 层第k 柱的侧向刚度D 值； m —第j 层框架柱数；V j —第j 层框架柱所承受的层间总剪力。
排架结构,混凝土抗风柱计算计算(2012年版规范)
7.48
KN
VB=R= VA=q*H-R= MC=R*Hc-0.5*q*Hc^2= MA=R*H-0.5*q*H^2=
7.48 12.50 5.01 -23.18
KN KN KN.m KN.m
上柱剪力 下柱剪力，对基础顺时针为正 柱截面变化处弯矩 （下柱弯矩）
五：截面配筋计算：(按单筋矩形截面计算) 1：上柱下截面，注：x=h0-（h0^2-2M/α
x/fy，考虑荷载组合
土强度等级，此处C30
相对受压区高度
、HRB400、HRB500钢筋
强度设计值，此处HRB400
计算配筋面积
最小配筋面积
还应与构造要求进行比较
-1
计算配筋面积
还应与构造要求进行比较
m m 墙自重
墙对基础的弯矩
矩MA+M墙-下柱基顶剪力*埋深
柱自重+墙自重
础顶部的剪力相同
）
单位KN/m2)
，GB50009-2012，8.4节
9-2012，表8.3.1查得，无单位
09-2012，表8.2.1查得，无单位
压，KN/m2
般是抗风柱柱距，单位m
KN/m
海岸、湖岸及沙漠地区； 有密集建筑群的城市市区； 09-2012，8.2.1）
上柱高
柱高，至基础顶面）
全高，至基础顶面） （柱截面宽） （下柱截面高)
排架结构，混凝土抗风柱计算（变阶柱）
一：风荷载计算(GB50009-2012,8.1.1条，W k=BzusuzWo，Wk单位KN/m2)
Bz= 1 0.8 1 0.45 6 2.16 高度z处的风振系数，GB50009-2012，8.4节 风荷载体型系数，GB50009-2012，表8.3.1查得，无单位 风压高度变化系数，GB50009-2012，表8.2.1查得，无单位 基本风压，KN/m2 迎风面宽度，一般是抗风柱柱距，单位m KN/m
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。
风荷载作用下幕墙铝板内力和变形的计算
ｐａ ｎ ｔｆｎｎ ｉｓ（ ｏｔ ｐ ａ ）ａｅｃｌ ｌｔ ．Ｔ ｅｓｆ ｎｎ ｂａ ｄｔｅａｕ ｉｕ ｌ ｅ ｌ ｅａｄ５ｓｆ ｉｇｒ ｔ ｉｅ ｂ ｐ ｒ ｌｙ ｅｆ ｍｅ ｒ ａｃ ａ ｄ ｈ ｔｆ ｉｇｒ ｎ ｈ ｌｍ ｎ ｍ ｐａ ａｔ ｌ ｕ ｅ ｉｅ ｉ ｔ ｃｒｅ ａ ．Ｔ ｅｃ ｍ ｕａｉ ｄ ｌ ｓ ｏｎ ｒ ｒａ ｒ ｔｏｓｎ ｉ ｄｊ ｎ ｔｒｓｔ ｉｇ ｏ ｔ ｉｄ ｈ ｏ ｐ ｔｔ ｎｍｏｅ ｉ ｐ ｉ ｖ ｂ ｈ ｇ ｏ ｈ ｎｉ ｕ ｏ
板 块 内部空 间 狭窄 ，在施 工 现场 板块 内部 的加 劲肋 连 接螺 丝 已难 以重新 补装 ，这 样 原正 常状 态下 的计
压 、转 角处 立 面受 负风 压作 用 的情况 ，其 受力 和变 形 较 为复杂 ，引起业 内的 日益 关 注 ＩＪ 同时 ，由 ９。 于单 元 板块 在 车 间组 装后 运 至现 场 吊装 时 ，少 数加
形计 算 ，并 与正 常状态 下 的计算 结果 进行 了 比较 。
１ 槽 型 铝 板 与 加 劲肋 正 常状 态 受力 与 变形 计 算
Ｐｌ ｔ ｎｔ ｒ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｔｏ ｌ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｅ Ｉ ｅ ｎ ｌＦｏ ｃ ｎｄ Ｄｉｔ ｒ ｉ ｎ Ｃａ ｃ ｌ ｔｏ
Ｄ 日 凡 ｎ ０ ０
（ ｈ ｎ ｈ ｎＳ ｅ ｇＸｎ ｏ ｔ ， ｈ ｎ ｓａ ２ ４ ２ ｈｎ ） Ｚ ｏ ｇＳ ａ ｈ ｎ ｉｇＣ ，Ｌｄ Ｚ ｏ ｇｈ ｎ５ ８ １ ，Ｃ ｉａ
ｂ ｉｔａ ｄ ｉｓｂ ｇ ｅ ｔｉ ｔｒ ａ ｏ ｃ ｎ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ｕ ｌ ｎ ｔ ｉ ｇ ｓ ｎ ｅ ｎ ｌｆ ｒ ｅ ａ ｄ ｄｉｐ ａ ｅ ｎ ｒ ｂ ａｎ ｄ．Ｆ ｎ ｌ ｉ ａ ｌ ｈｅ ｐ ａ ｔｃ ｌａ ｐ ｉａ ｉｎ ｉ ｎ ｙ，ｔ ｒ ｃｉ ａ ｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ｉ — ｔｏ ｃ ｄ． ｒ ｄｕ ｅ
浅谈如何计算风载荷
浅谈如何计算风载荷高层建筑结构除了抵抗竖向荷载之外，风载荷和地震作用往往是结构设计的主要形成因素。
它们主要是水平荷载。
风作用出现的概率较大，而地震作用时偶然不经常的水平和竖向荷载，大风作用的时间较长，空气流动形成的风速到建筑物时，就在建筑物表面产生压力和吸力，这种风力作用称为风荷载。
随着建筑物高度的增高，风荷载的影响越来越大。
一、风载荷标准值和基本风压：《建筑结构荷载规范》GB50009-2010 8.1.1条：垂直于建筑物表层上的风载荷标准值，应按下列规定确定：1.计算主要受理结构时，应按下式计算：WK=βzusuzw0 W0-风载荷标准值，βZ-高度Z处的风振系数，US-风载荷体型系数，UZ-风压高度变化系数。
2.计算维护结构时，应按下式计算：WK=βgzUSUZW0，βgz=高度Z处的阵风系数，US-风载荷局部体型系数，基本风压是指风载荷的基准压力，一般按当地空旷平坦地层上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确，承载力设计时应按基本风压的 1.1倍采用。
但围护值不乘系数。
二、风载荷体型系数Us：确定风载荷的体型系数Us是一个比较复杂的问题，它不但与建筑的平面外形，高宽比，风向与变风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的变层处理，周围建筑物密集程度及其高低有关。
当风流经建筑物时，对建筑物不同部位会产生不同的效果，即产生压力和吸力。
空气流动产生的涡流，对建筑物局部则会产生较大的压力和吸力。
通过对某建筑物的实测结果从中可以大致得出如下规律：○1整个迎风层上均受压力，其值中部最大，向两侧逐渐减小。
沿高度方向风压的变化很小，在整个建筑物高度的1/2-2/3处稍大，风压分布近似于矩形。
○2整个背风层上还受吸力，两侧大，中部略小，其平均值約为迎风面风压平均值的75%左右。
沿高度方向，风压的变化也很小，更近似于矩形分布。
○3整个侧面，在正面风力作用下，全部受吸力，约为迎风面风压的80%左右。
钢结构女儿墙荷载计算及焊缝验算
= 3.85
数值输入区域 计算结果
MB=
q
h22
/ 2
3.85 2.2
= 9.317
VB=
q
L
3.85
7.7
= 29.645
数值输入区域 计算结果
数值输入区域 计算结果
说明
2
1、L为柱距；h2为女儿墙高度
q1为墙板荷载（KN/M2);
VB2为墙板荷载作用下剪力
墙板自重作用下内力计算
VB2= L
h2 q1
说明 1:
1、L 为柱 距； h1为 女儿 墙与 钢柱 焊缝 长 度； h2为
2、wk 风荷载标准值； βz高度Z处的风震 us 风荷载体型系数 uz 风压高度变化系数 w0 基本风压 风荷载作用下内力计算
wk=
βz
us uz w0
1
1 1 0.5 数值输入区域
wk= 0.5
计算结果
q=
wk
L
0.5 7.7
ห้องสมุดไป่ตู้
f
w f
σf = βf =
τf =
=
(
f
f
)2
2 f
(
f
f
)2
f
2
f
w f
=
14.39 195.20
2.88 8.28 2.88 160.00
验算结果 通过
zusuz w0
力计算
2
7.7 2.2 0.35
=
5.929
说明 3：
σf:垂直焊缝长度方向的应力 τf沿焊缝长度方向的剪应力 he角焊缝的计算厚度，对直角角焊缝等于0.7hf lw角焊缝的计算长度，每条焊缝取其实际长度减去2hf fw角焊缝的强度设计值 βf正面角焊缝的强度设计值增大系数，对于承受静力
风荷载作用下框架内力计算
风荷载作用下框架内力计算：框架在风荷载作用下的内力计算采用D 值法。
计算时首先将框架各楼层的层间总剪力Vj ，按各柱的侧移刚度值（D 值）在该层总侧移刚度所占比例分配到各柱，即可求得第j 层第i 柱的层间剪力Vij ；根据求得的各柱层间剪力Vij和修正后的反弯点位置Y ，即可确定柱端弯矩Mc 上和Mc 下；由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，将节点左右梁端弯矩之和按线刚度比例分配，可求出各梁端弯矩；进而由梁的平衡条件求出梁端剪力；最后，第j 层第i 柱的轴力即为其上各层节点左右梁端剪力代数和。
（1）一榀框架上风荷载的作用计算：前面已经算出风荷载作用下的一榀框架下每层楼的剪力，但是还要计算出一品框架下每根柱子分得的剪力,具体的计算结果见下表:Vi DijDijVij sj ∑==1层数h i(m)D i层刚度和层剪力(KN)单柱分得的剪力(KN)10 3.2 2.12E+04 1.00E+06168.39 3.55 9 3.6 2.12E+04 1.00E+06271.54 5.72 8 3.6 2.12E+04 1.00E+06368.46 7.77 7 3.6 2.12E+04 1.00E+06458.10 9.66 6 3.6 2.12E+04 1.00E+06539.81 11.38 5 3.6 2.12E+04 1.00E+06614.67 12.96 4 3.8 2.32E+04 1.03E+06686.48 15.52 3 3.8 2.32E+04 1.03E+06750.13 16.96 2 3.8 2.32E+04 1.03E+06806.61 18.24 F 轴1柱1 6.31.14E+052.81E+06900.06 36.61 层数h i(m)D i层刚度和层剪力(KN)单柱分得的剪力(KN)10 3.2 3.21E+04 1.00E+06168.39 5.37 9 3.6 3.21E+04 1.00E+06271.54 8.67 8 3.6 3.21E+04 1.00E+06368.46 11.76 7 3.6 3.21E+04 1.00E+06458.10 14.62 6 3.6 3.21E+04 1.00E+06539.81 17.23 5 3.6 3.21E+04 1.00E+06614.67 19.62 4 3.8 3.96E+04 1.03E+06686.48 26.51 F 轴2柱33.83.96E+041.03E+06750.1328.972 3.8 3.96E+04 1.03E+06806.61 31.15 1 6.3 1.31E+05 2.81E+06900.06 41.86层数h i(m)D i层刚度和层剪力(KN)单柱分得的剪力(KN)10 3.2 3.21E+04 1.00E+06168.39 5.379 3.6 3.21E+04 1.00E+06271.54 8.678 3.6 3.21E+04 1.00E+06368.46 11.767 3.6 3.21E+04 1.00E+06458.10 14.626 3.6 3.21E+04 1.00E+06539.81 17.235 3.6 3.21E+04 1.00E+06614.67 19.624 3.8 3.96E+04 1.03E+06686.48 26.513 3.8 3.96E+04 1.03E+06750.13 28.972 3.8 3.96E+04 1.03E+06806.61 31.15 F轴3柱1 6.3 1.31E+05 2.81E+06900.06 41.86层数h i(m)D i层刚度和层剪力(KN)单柱分得的剪力(KN)10 3.2 2.12E+04 1.00E+06168.39 3.559 3.6 2.12E+04 1.00E+06271.54 5.728 3.6 2.12E+04 1.00E+06368.46 7.777 3.6 2.12E+04 1.00E+06458.10 9.666 3.6 2.12E+04 1.00E+06539.81 11.385 3.6 2.12E+04 1.00E+06614.67 12.964 3.8 2.32E+04 1.03E+06686.48 15.523 3.8 2.32E+04 1.03E+06750.13 16.962 3.8 2.32E+04 1.03E+06806.61 18.24 F轴4柱1 6.3 1.14E+05 2.81E+06900.06 36.61（2）风荷载作用下反弯点高度的计算:反弯点高度比即: V=V0+V1+V2+V3式中:V0 ——标准层反弯点高度比；注：本框架风荷载采用分段式均布荷载，故可查《高层建筑结构设计》表5.8a。
建筑风荷载计算
风荷载标准值计算风荷载标准值计算公式为：0k z s z w w βμμ=，作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值计算公式为：0W z s z P w A βμμ= 式中：W P －作用于框架节点的集中风荷载标准值(KN) z β－风振系数s μ－风荷载体型系数 z μ－风压高度变化系数0w －基本风压（KN/㎡）A －一榀框架各层节点受风面积（㎡）本建筑基本风压为：200.3/w KN m =，由《荷载规范》得，地面粗糙为C 类。
s μ风荷载体系系数，根据建筑物体型查得 1.3s μ=。
z β风振系数，因结构总高度H=21.128m<30m ，故 1.0z β=。
风压高度变化系数z μ查《荷载规范》表7.2.1。
一榀框架各层节点受风面积A 计算，B 为3.3 3.9() 3.622m +=， h 取上层的一半和下层的一半之和，屋面层取到女儿墙顶，底层取底层的一半。
底层的计算高度从室外地面取()mm 45003004200=+。
一层： 24.5 3.9() 3.615.1222A m =+⨯= 二层： 23.9 3.9() 3.614.0422A m =+⨯=三层： 23.9 3.9() 3.614.0422A m =+⨯=四层： 23.9 3.9() 3.614.0422A m =+⨯=五层：23.9(1.50) 3.612.422A m =+⨯=计算过程见表所示：欠左风、右风荷载受荷简图框架梁柱线刚度计算框架梁柱线刚度计算见表表7-1 纵梁线刚度计算表表7-2 柱线刚度Ic 计算表7.2.2 侧移刚度D 值计算 考虑梁柱的线刚度比，用D 值法计算柱的侧位移刚度，表7-4 柱侧移刚度计算表2～5层柱D 值计算2～5层柱D 值合计：D ∑=1.572+1.572=3.144KN/m底层柱D 值计算低层柱D 值合计：D ∑=1.612+1.612=3.224KN/m 7.2.3 风荷载作用下框架位移的计算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即jj ijV u D∆=∑式中：j V －第j 层的总剪力；ij D ∑－第j 层所有柱的抗侧刚度之和；j u ∆－第j 层的层间位移。
荷载计算
风荷载体型系数 µ s ＝0.8+0.48+0.03 的公式计算）
H =0.8+0.48+0.03 × 39.3 =1.364（根据表 2 中 L 6 + 6 + 2 .1
各楼层受风面积 A =相邻两楼层平均层高 × 房屋长度，各楼层风力 Fi = Ai β zi µ s µ ziω 0 计算结果见表 5。 表 5 各楼层风力计算结果
第二节
地震作用的特点及抗震设计目标
地震时，由于地震波的作用产生地面运动，并通过房屋基础影响上部结构，使结构产生 的动态作用，这就是地震作用。地震波会使房屋产生竖向振动和水平振动，一般对房屋的破 坏主要是由水平振动造成的， 因此设计中主要考虑水平地震作用， 只有震中附近的高烈度区
高层建筑结构的荷载计算
高层建筑结构的竖向荷载包括自重等恒载及使用荷载等活载， 其计算方法与一般建筑结 构类似， 在此不再重复。 本章主要介绍在高层建筑结构设计中起主导作用的水平荷载—风荷 载和地震荷载作用的计算方法。
第一节
风荷载
空气流动形成的风遇到建筑物时，在建筑物表面产生的压力或吸力即建筑物的风荷载。 风荷载的大小主要和近地风的性质、风速、风向有关；和该建筑物所在地的地貌及周围环境 有关；同时和建筑物本身的高度、形状以及表面状况有关。 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按下式计算：
ω k = β z µ s µ zω 0
式中： ω k 为风荷载标准值（kN/m2） ； β z 为 z 高度处的风振系数；
µ s 为风荷载体型系数； µ z 为风压高度变化系数； ω 0 为基本风压（kN/m2） 。
地震作用内力及风荷载作用内力计算表
D柱梁端弯矩 和
0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
1.97 1.97 1.97 1.97 1.97 1.97
18.36380711 44.00795939
64.521 79.90781726 90.16515228 90.34764975
表5-30结 构变形验
算
层间剪力 层间刚度
层次 6 5
n
Gj
ji
2029.4 3138.7 3154.8
3 3 3 3 3 3
Fi H i
0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3063.43 3564.52 2281.29 1283.23 570.32 143.50
5447261.55
（kN）
D轴
F轴
11.27080234 11.27080234
2
381000 0.0038
1 1499.82 285000 0.0053
备注：层 间相对弹 性转角均 满足
3
0.001266667
3
0.001766667
表5-4各楼层 的刚重比和
剪重比
层号 6 5 4 3 2 1
层号 6 5 4 3 2 1
）
3
192375 3
3
192375 3
3
192375 3
h (m)
轴号 A轴
D轴 F轴
楼层 6 5
4 3 2 1 6 5
（kN）
6.988 16.745
24.551 30.405 34.308 43.606 11.27 27.008
(m)
1.125 1.35
1.425 1.5 1.5 1.8 1.35 1.5
第七章风荷载作用下的内力和位移计算
第七章风荷载作⽤下的内⼒和位移计算第7章风荷载作⽤下的内⼒和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝⼟框架结构体系，室内外⾼差为0.45m 基本风压20m /4.0KN =ω，地⾯粗糙度为C 类，结构总⾼度19.8+0.45=20.25m （基础顶⾯⾄室内地⾯1m ）。
计算主要承重结构时，垂直于建筑物表⾯上的风荷载标准值，应按下式计算，即oz s z k w w µµβ=1、因结构⾼度H=20.25m<30m,⾼宽⽐20.25÷18.2=1.11＜1.5,故可取0.1z =β；2、s µ为风荷载体型系数，本设计按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2012）中规定，迎风⾯取0.8，背风⾯取0.5，合计sµ=1.3。
3、z µ为风压⾼度变化系数，本设计的地⾯粗糙度类别为C 类，按下表选取风压⾼度变化系数。
7.1 横向框架在风荷载作⽤下的计算简图6轴线框架的负荷宽度B=（6.6+6.6）/2=6.6m。
各层楼⾯处集中风荷载标准值计算如表7.1：表7.1根据表7.1，画出6轴框架在风荷载作⽤下的计算简图，如图7.2所⽰：图7.2框架在风荷载作⽤下的计算简图7.2 位移计算7.2.1框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作⽤，故对6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘以2.0，框架梁的线刚度计算：跨度为7.3m 的梁（b ×h=250mm ×600mm ）：)(109126.0250.0212bh 24333m I -?=??=?=m KN L I E c b /105.33.7109108.2i 437b ?===-跨度为3.3m 的梁 (b ×h=200mm ×400mm ）：）（43-33m 101.2124.02.0212bh 2?=??=?=Im KN L I E c b /109.13.31013.2108.2i 437b ?===-7.2.1.1 框架柱的线刚度 1、底层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -?=?=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437?===-B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -?=?=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437?===-2、上层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -?=?=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437?===-B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -?=?=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437?===-7.2.1.2 侧移刚度D 计算框架柱刚度修正系数a 计算公式见表7.3: 表7.3表7.4 各层柱侧向刚度计算风荷载作⽤下框架的层间侧移可按下式计算，即有：∑= ijjj DV u式中jV ------第j 层的总剪⼒标准；D--------第j 层所有柱的抗侧刚度之和；ju ?--------第j 层的层间侧移。
风荷载作用下的内力和位移计算
风荷载作用下的内力和位移计算
风荷载作用下的内力和位移计算通常涉及以下步骤：
1.确定建筑物的风荷载标准以及建筑物的几何形状和尺寸参数；
2.计算建筑物的风荷载大小和方向，可采用建筑物结构设计规
范或专业软件进行计算；
3.将风荷载作用下的内力和位移分解为平面内力和垂直于平面
的剪力与弯矩，根据不同的加载条件，可以采用不同的计算方法进行计算；
4.通过应力-strain关系计算元件的应力和应变，然后对于剪切
应力和弯曲应力进行的评估。
对于抗弯性能较弱的构件，需要考虑稳定性及挠度分析；
5.通过数值算法，考虑各种边界条件下的结构位移情况，可以
计算出风荷载作用下的建筑物结构的整体变形情况，以评估结构的稳定性和安全性。
需要注意的是，针对不同的建筑物结构类型和工作条件，风荷载作用下的内力和位移计算方法可能会有所不同，需要设计师按照相关规范和标准进行具体的计算。
第七章--风荷载作用下的内力和位移计算
第7章 风荷载作用下的力和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，室外高差为0.45m 基本风压20m /4.0KN =ω，地面粗糙度为C 类，结构总高度19.8+0.45=20.25m （基础顶面至室地面1m ）。
计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算，即o z s z k w w μμβ=1、因结构高度H=20.25m<30m,高宽比20.25÷18.2=1.11＜1.5,故可取0.1z =β；2、s μ为风荷载体型系数，本设计按《建筑结构荷载规》（GB50009--2012）中规定，迎风面取0.8，背风面取0.5，合计s μ=1.3。
3、z μ为风压高度变化系数，本设计的地面粗糙度类别为C 类，按下表选取风压高度变化系数。
7.1 横向框架在风荷载作用下的计算简图6轴线框架的负荷宽度B=（6.6+6.6）/2=6.6m。
各层楼面处集中风荷载标准值计算如表7.1：表7.1根据表7.1，画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图7.2所示：图7.2 框架在风荷载作用下的计算简图7.2 位移计算7.2.1框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘以2.0，框架梁的线刚度计算：跨度为7.3m 的梁（b ×h=250mm ×600mm ）：)(109126.0250.0212bh 24333m I -⨯=⨯⨯=⨯= m KN L I E c b /105.33.7109108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 跨度为3.3m 的梁 (b ×h=200mm ×400mm ）：）（43-33m 101.2124.02.0212bh 2⨯=⨯⨯=⨯=I m KN L I E c b /109.13.31013.2108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 7.2.1.1 框架柱的线刚度 1、底层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 2、上层柱：A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 7.2.1.2 侧移刚度D 计算框架柱刚度修正系数计算公式见表7.3: 表7.3表7.4 各层柱侧向刚度计算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有：∑=∆ijjj DV u式中 jV ------第j 层的总剪力标准；∑ijD --------第j 层所有柱的抗侧刚度之和；ju ∆--------第j 层的层间侧移。
风荷载作用下的内力和位移计算
第7章 风荷载作用下的内力和位移计算由设计任务资料知，该建筑为五层钢筋混凝土框架结构体系，室内外高差为基本风压20m /4.0KN =ω，地面粗糙度为C 类，结构总高度+=（基础顶面至室内地面1m ）。
计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下式计算，即o z s z k w w μμβ=1、因结构高度H=<30m,高宽比÷=＜,故可取0.1z =β；2、s μ为风荷载体型系数，本设计按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2012）中规定，迎风面取，背风面取，合计s μ=。
3、z μ为风压高度变化系数，本设计的地面粗糙度类别为C 类，按下表选取风压高度变化系数。
横向框架在风荷载作用下的计算简图6轴线框架的负荷宽度B=（+）/2=。
各层楼面处集中风荷载标准值计算如表：表根据表，画出6轴框架在风荷载作用下的计算简图，如图所示：图 框架在风荷载作用下的计算简图位移计算框架梁柱线刚度计算考虑现浇楼板对梁刚度的加强作用，故对6轴线框架（中框架梁）的惯性矩乘以，框架梁的线刚度计算： 跨度为的梁（b ×h=250mm ×600mm ）：)(109126.0250.0212bh 24333m I -⨯=⨯⨯=⨯= m KN L I E c b /105.33.7109108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 跨度为的梁 (b ×h=200mm ×400mm ）：）（43-33m 101.2124.02.0212bh 2⨯=⨯⨯=⨯=I m KN L I E c b /109.13.31013.2108.2i 437b ⨯=⨯⨯⨯==- 框架柱的线刚度 1、底层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.32.51021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 2、上层柱： A 、D 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- B 、C 轴柱：)(1021.512500500433c m I -⨯=⨯=m KN h I E c c c /100.49.31021.5100.3i 437⨯=⨯⨯⨯==- 侧移刚度D 计算框架柱刚度修正系数计算公式见表: 表表 各层柱侧向刚度计算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即有：∑=∆ijjj DV u式中 jV ------第j 层的总剪力标准；∑ijD --------第j 层所有柱的抗侧刚度之和；ju ∆--------第j 层的层间侧移。
3.3.3 风荷载内力计算风荷载内力计算
三、在风荷载作用下内力计算对于作用在屋面的风荷载可以分解为水平方向的分力xq 和竖向分力yq 。
（1）在迎风面横梁上风荷载竖向分力2yqω作用下（见图）0206 3.333160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.125911=85=850.167=0.13381616 4.12591.8920kN 4.73kN 88( 1.8910 4.73)kN 14.17kN (4E A A E l H f h k h s k ql qlV V H H λμμλ===ψ=======++ψ+ψ=++⨯+=Φ+ψ⨯+⨯⨯-⨯===-=-⨯+=-==Φ=（）（）221.8920 3.3330.13384)kN 4.21kN 1.89200.1338kN=25.29kN 44BD ql MM-⨯⨯⨯=-⨯==Φ=⨯ 22[(1)]4C ql M α=-+ψΦ221.8920[0.5(10.167)0.1338]17.74kN =-⨯⨯-+=-17.74k N ·m在迎风面横梁上风荷载竖向分力作用的M 图(2) 在背风面横梁上风荷载竖向分力4yqω作用下（见图）4 1.23/q k N m ω=-0206 3.333160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.125911=85=850.167=0.13381616 4.12591.2320kN 3.08kN 88( 1.2310 3.08)kN 9.22kN 4A E A E l H f h k h s k ql qlV V H H λμμλ===ψ=======++ψ+ψ=++⨯+=Φ+ψ⨯+⨯⨯-⨯===-=-⨯+=-=-=-Φ=（）（）222222( 1.2320 3.3330.13384)kN 2.74kN 1.23200.1338kN=16.46kN 44[(1)] 1.2320[0.5(10.167)0.1338]411.54kN 4BDC ql ql MMM α--⨯⨯⨯=⨯==Φ=⨯=-+ψΦ=-⨯⨯-+=--11.54kN ·m在背风面横梁上风荷载竖向分力作用下M 图(3) 在迎风面柱上风荷载1q ω作用下（见图）A E020 3.333160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.12591l H f h k h s k λμα===ψ=======++ψ+ψ=++⨯+==222222211=[65]=[620.16750.597]=0.968744 4.12590.476kN 0.42kN22200.476(2)(20.9687)kN=4.36kN m4411(0.47 4.36)kN 2.1kN 62(0.476 2.1)kN 0.7kN[1(14A E B D A E C k qh l qh qh V V M M H H M μααΦ+ψ+++⨯⨯⨯=-==-=-⨯⨯==-Φ=-=⨯-==⨯-==-+ （2）（）220.4761)][1(10.167)0.9687]0.55kN m 4⨯⨯ψΦ=-+⨯=-(4) 在背风面柱上风荷载竖向分力3q ω作用下（见图）A E0206 3.333160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.12591l H f h k h s k λμα===ψ=======++ψ+ψ=++⨯+==22211=[65]=[620.16750.597]=0.968744 4.12591.046kN 0.94kN22201.04611(2)(20.9687)kN 4.73kN 2222(1.046 4.73) 1.51kN(4.736 1.0462)kN=9.66kN 1.516kN=9A E EA D Bk qh l qh V V H H M MμααΦ+ψ+++⨯⨯⨯=-==-=-⨯⨯⨯=--Φ=-⨯==⨯-==⨯-⨯=⨯（2）（）2222.06kN1.0461[1(1)][1(10.167)0.9687] 1.22kN 44C qh M α⨯⨯=-+ψΦ=-+⨯=-(5) 在迎风面横梁上风荷载水平分力2xq ω作用下（见图）160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.12591f h k h s k μαψ=======++ψ+ψ=++⨯+== 0.167=3=430.167=0.045588 4.12591.89161kN 0.61kN 22201.89110.0455kN 0.98kN 22(1.8910.98)0.91kN[0.5(1)]21.8916[0.50.167(10.167)2A E A E C qf h f l qf qfhV V H H M μψΦ+ψ+⨯⨯⨯=-=-+=-⨯+=⨯⨯=+Φ=+==⨯-==ψ-+ψΦ⨯⨯=⨯-+（4）（）（2）（2）（）（1）0.0455]0.17kN m0.986 5.88kN m0.916 5.46kN mB DM M⨯==⨯==⨯=C·m（6） 在背风面横梁上风荷载水平分力4xq ω作用下（见图）1.89k N/mA E160.167610.04990.5973(3)30.5970.167(30.167) 4.12591f h k h s k μαψ=======++ψ+ψ=++⨯+== 0.167=3=430.167=0.045588 4.12591.23161kN 0.40kN 22201.23110.0455kN 0.64kN 22(1.2310.64)0.59kN[0.5(1)]21.2316[0.50.167(10.167)2A E E A C qf h f l qf qfhV V H H M μψΦ+ψ+⨯⨯⨯=-=-+=-⨯+=⨯⨯=+Φ=+==⨯-==ψ-+ψΦ⨯⨯=⨯-+（4）（）（2）（2）（）（1）0.0455]0.11kN m0.596 3.54kN m0.646 3.84kN mB DM M⨯==⨯==⨯=A(7) 用叠加法绘制在风荷载作用下刚加的组合内力。
Ⅴ 风荷载内力计算
五风荷载内力计算基本风压w0=0.45kN/m2，地面粗糙度为B类。
本章计算以左风为例。
⒈风荷载计算w k=βzμsμz w0，建筑物高度<30m，故βz=1.0迎风时μs1=+0.8，背风时μs2=－0.5，则μs=0.8+0.5=1.3计算过程见下表计算简图如下（单位：kN）9.099.588.748.218.85EDCB⒉内力计算⑴抗侧刚度和反弯点高度确定 计算过程见下表⑵剪力在各层分配（单位：kN ）∑==5ni i Pi P V ，Pi kik V DD V ⋅=∑V P5V P4V P3V P2V P1⑶柱端弯矩计算（单位：kN∙m ）)(yh h V M i t ci -⋅=，yh V M i b ci ⋅= （bcit ci M M ,分别为第i 层柱的上下端弯矩。
）⑷梁端弯矩计算（单位：kN∙m ）)(d c u c r b l b l b l bM M i i i M ++=，)(d c u c r bl b r b r b M M i i i M ++= （rbl b M M ,为节点左右的梁端弯矩；d c u c M M ,为节点上下的柱端弯矩；rbl b i i ,为节点左右的梁的线刚度。
）2.53⑸风荷载作用下的内力图M 图（单位：KN ·m ）4.474.472.868.3911.256.6211.2617.8810.8114.3325.1419.4933.825.654.592.220.972.533.186.818.5811.6714.7215.9720.1322.5328.405.714.7010.6910.6915.7015.7020.4020.4030.5323.8214.3319.4910.816.622.864.474.4711.258.3911.2614.3333.8225.1417.883.11ED B37.32C 14.3323.82V NV ，N 图（单位：kN ）⑹梁端柱边弯矩（单位：kN∙m ）15.7811.188.184.771.7721.1220.5613.2912.617.587.14 3.483.067.8313.575.7110.464.108.052.515.480.970.802.678.667.350.971.883.855.66B C D E。