风荷载取值

3、1、3 风荷载

建筑物受到得风荷载作用大小,与建筑物所处得地理位置、建筑物得形状与高度等多种因素有关,具体计算按照《荷载规范》第7章执行。

1、风荷载标准值计算

垂直于建筑物主体结构表面上得风荷载标准值W K ,按照公式(3、1-2)计算:

βz ——高度Z 处得风振系数,主要就是考虑风作用得不规则

性,按照《荷载规范》7、4要求取值。多层建筑,建筑物高度＜30m,风振系数近似取１。 (1)风荷载体型系数μS

风荷载体型系数,不但与建筑物得平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成得角度有关,而且还与建筑物得立面处理、周围建筑物得密集程度与高低等因素有关,一般按照《荷载规

表3、1、10 建筑物体型系数取值

表

注1:当计算重要且复杂得建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算得建筑物,风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。

注4:当多栋或群集得建筑物相互间距离较近时,宜考虑风力相互干扰得群体作用效应。一般可将单体建筑得体型系数乘以相互干扰增大系数,该系数可参考类似条件得试验资料确定,必要时宜通过风洞试验确定。

注3:檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件,计算局部上浮风荷载作用时,体型系数不宜小于2、0。

注4:验算表面围护结构及其连接得强度时,应按照《荷载规范》7、3、3规定,采用局部

W W z s z k μμβ=)21.3(-

风压力体型系数。

(2)风压高度变化系数μz

设置风压高度变化系数,主要就是考虑建筑物随着高度得增加风荷载得增大作用。

对于位于平坦或稍有起伏地形上得建筑物,其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7、2要求选用,表3、1、11中列出了常用风压高度变化系数得取值要求。

表3、1、11 风压高度变化系数

A类:近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区;

B类:田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏得乡镇与城市郊区;

C类:有密集建筑群得城市市区;

D类:有密集建筑群与且房屋较高得城市市区。

(3)基本风压值W0

基本风压值W0,单位kN/m2,以当地比较空旷平坦场地上离地10m高、统计所得50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定得风压值,各地得基本风压可按照《荷载规范》附录D

中得全国基本风压分布图查用,表3、1、12为浙江省主要城镇基本风压取值参考表。

2、基本风压得取值年限

《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇得基本风压标准值,工程设计中根据建筑物得使用性质与功能要求,一般按照下列方法选用风压标准值得取值年限:

①临时性建筑物:取n=10年一遇得基本风压标准值;

②一般得工业与民用建筑物:取n=50年一遇得基本风压标准值;

③特别重要得建筑物、或对风压作用比较敏感得建筑物(建筑物高度大于60m):取

表3、1、12 浙江省主要城镇基本风压(kN/m2)取值参考表

n=100年一遇得基本风压标准值;在没有100年一遇基本风压标准值得地区,可近似将50年一遇得基本风压值标准值乘以1、1(经验系数)以后采用。

3、关于风荷载作用得方向问题

建筑物受到得风荷载作用来自各个方向,风荷载得主要作用方向与建筑物所在地得风玫瑰图方向一致(全国主要城市风玫瑰图,可以查相应得建筑设计资料)。工程设计中,一般按照风荷载作用得最大值,来计算建筑物受到得风荷载作用效应。

对于抗侧力构件相互垂直布置得建筑物:一般按照两个相互垂直得主轴方向来考虑风荷载得作用效应,详图3、1、3a所示。

图3、1、3a 抗侧力构件垂直布置示意图图3、1、3b 抗侧力构件多向布置示意图

对于抗侧力构件多向布置得建筑物:一般按照抗侧力构件布置方向,沿着相互垂直得主轴方向次依考虑风荷载得作用效应,详图3、1、3b所示。

注意:同一方向,左风荷载作用效应与右风荷载作用效应要分别进行计算。

4、风洞试验

《高层规程》3、2、8明确,对于特别重要得建筑物、特别不规则得建筑物,风荷载标准值计算公式(3、1-2)中得相关计算参数有必要通过风洞试验来确定,以便较精确地计算建筑物受到得风荷载作用效应,确保建筑结构得抗风能力。

一般建筑物高度大于200m、或建筑物高度大于150m但存在下列情况之一时,宜采用风洞试验来确定建筑物得风荷载作用参数。

① 平面形状不规则,立面形状复杂; ② 立面开洞或连体建筑;

③ 规范或规程中没有给出体型系数得建筑物; ④ 周围地形或环境较复杂。

风洞试验通常由有试验能力与试验资质得高等院校、科研院所完成,按照一定比例制作得建筑物模型置于人工模拟得风环境中,模型上不同部位埋设一定数量得电子测压孔,通过压力传感器输出电流信号、通过数据采集仪自动扫描记录并转为相关得数字信号,再经过一系列得计算机数据处理、模拟分析,可以得到建筑物受到得平均风压力与波动风压力值,供设计采用。

多层建筑物,房屋高度小,风荷载作用影响较小,一般不做风洞试验。 5、梯度风

基本风压与风速有关,一般风速由地面为零沿高度方向按照曲线逐渐增大,直至距离地面某一高度处达到最大值,上层风速度受地面影响较小,风速较为稳定。

不同得地表面粗糙度使风速沿高度增加得梯度(速率)不同,详图3、1、4所示,风速变化得这种规律,称为梯度风。

图3、1、4 风速随高度变化示意图

6、特殊情况下基本风压得取值

① 当重现期为任意年限R 时,相应风压值可按照公式(3、1-2a)进行近似计算:

式中:X R ——重现期为R 年得风压值(kN ／m 2

);

X 10——重现期为10年得风压值(kN ／m 2

);

X 100——重现期为100年得风压值(kN ／m 2

)。 ② 当城市或建设地点得基本风压值在“全国基本风压分布图”上没有给出时,可根据附近地区规定得基本风压或长期观测资料,通过气象或地形条件得对比分析确定。

在分析当地得年最大风速时,往往会遇到其实测风速得条件不符合基本风压规定得标准条件,因而必须将实测得风速资料换算为标准条件得风速资料,然后再进行分析。

情形一:当实测风速得位置不就是l0m 高度时,标准条件风速得换算

原则上应由气象台站根据不同高度风速得对比观测资料,并考虑风速大小得影响,给出非标准高度风速得换算系数,以确定标准条件高度得风速资料。当缺乏相应得观测资料时,可近似按照公式(3、1-2b)进行换算

:

)

21.3(a -)110ln ln )(

(1010010--+=R

X X X X R

式中:ν——标准条件下l0m 高度处、时距为10分钟得平均风速值(m ／s);

νz ——非标准条件下z 高度(m)处、时距为10分钟得平均风速值(m ／s); α——实测风速高度换算系数,可根据设计手册,近似按表3、1、13取值。

表3、1、13 实测风速高度换算系数参考

表

情形二:当最大风速资料不就是时距10分钟得平均风速时,标准条件风速得换算

虽然世界上不少国家采用基本风压标准值中得风速基本数据为10分钟时距得平均风速,但也有一些国家不就是这样。因此对某些国外工程需要按照我国规范设计时,或国内工程需要与国外某些设计资料进行对比时,会遇到非标准时距最大风速得换算问题。

实际上时距10分钟得平均风速与其它非标准时距得平均风速得比值就是不确定得,表3、1、14给出了非标准时距平均风速与时距10分钟平均风速得换算系数,必要时可按照公式(3、1-2c)做近似换算:

式中:ν——时距为10分钟得平均风速值(m ／s);

νt ——时距为t 分钟得平均风速值(m ／s);

β——换算系数,可根据设计手册,近似按表3、1、14取用。

表3、1、14 不同时距与10分钟时距风速换算系数参考

表

情形三:当已知风速重现期为T 年时,标准条件风压得换算

当已知10分钟时距平均风速最大值得重现期为T 年时,其基本风压与重现期为50年得基本风压得关系,可按照公式(3、1-2d)进行简单换算:

式中:W 0——重

现期为50年得基本风压值(kN ／m 2);

W ——重现期为T 年得基本风压值(kN ／m 2

);

γ——换算系数,可根据设计手册,近似按表3、1、15取用。

表3、1、15 不同重现期与重现期为50年得基本风压得换算系数参考

表

③ 山区得基本风压

山区得基本风压应通过调查后确定,如无实际资料,可按照当地邻近空旷平坦地面得基本风压值,乘以一放大系数后采用。

任何情况下,山区得基本风压值不得小于0、3kN/m 2

。 7、围护结构得风荷载计算

计算围护结构上作用得风荷载值,必须考虑阵风得影响,按照公式(3、1-2e)进行: W K ——风荷载标准值,单位kN/m 2;

z

v v α=β/t v v =γ/0W W =0W W z s gz K μμβ=)21.3(b -)21.3(c -)21.3(d -)21.3(e -

W 0——基本风压值,单位kN/m 2

,取值要求同前;

βgz ——高度Z 处得阵风系数,按照《荷载规范》7、5要求取值;

μS ——风荷载体型系数,按照《荷载规范》7、3、3要求取值。对于檐沟、雨蓬、遮阳板等突出构件,风力作用垂直向上,风荷载体型系数为2;

μz ——风压高度变化系数,取值要求同前。 8、玻璃幕墙得风荷载计算

玻璃幕墙作为围护结构得一种表现形式,在民用建筑中应用较多,其抗风设计必须满足围护结构风荷载标准值得计算要求。

由于玻璃幕墙单块受荷面积较小,根据《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ102-96)规定,垂直于玻璃幕墙表面上得风荷载标准值,可近似按照公式(3、1-2f)计算:

公式中有关高度变化系数μz 、基本风压W 0得计算取值要求同前,对于体型系数μS 得取值要求如下:竖直幕墙外表面按照±1、5取用;斜玻璃幕墙可根据实际情况按照《荷载规范》要求取用;当建筑物进行了风洞试验时,直接根据风洞试验结果确定。

任何情况下,设计玻璃幕墙用风荷载标准值W k 不得小于1、0kN/m 2

。

025.2W W z s K μμ=)21.3(f -