风荷载对高层建筑物的影响

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(完整版)高层建筑在风荷载作用下的相关研究

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高层建筑在强风作用下由于脉动风的影响将产生振动,这种振动有可能使在高层建筑内生活或工作的人在心理上产生不舒适的感觉,从而影响建筑物的正常使用”由于风是一种经常性的荷载作用,因此有必要将风引起的高层建筑的振动限制在人体舒适的感觉范围之内”重现期的选择也最大风速样本的取法影响着平均风速的数值”如果以口最大风速为样本,则一年有365个样本,平时低风速的口子的风速值占有很大的权,而最大风速那一天的风速只占1/365的权,因而最大风速重要性大大降低了,统计出的平均风速必将大大偏低"如果采用月最大风速,则每年最大风速在整个数列中也只占1/12的权,也降低了最大风速所起的重要性,所得结果也是偏低的"对十工程结构应该能承受一年中任何口子的极大风速,因此取年最大风速为样本”最大风速有它的自然周期,每年季节性地重复一次,因而采用年最大风速作为一个样本,较为合适”世界各国基本上是取年最大风速作为统计样本的”平均风的时距平均风速的数值与时距的取值有很大的关系”如果时距取得很短,例如3秒钟,则必定将记录中最大值附近的较大数据都突出反映在计算中,较低风速在平均风速中的作用难以得到反映,因而平均风速值很高”如果取得很长,例如1天,则必定将1天中大量的小风平均进去,较高风速在该长时距中起不到显著作用,其值一般偏低”一般来说,时距愈短,平均风速愈大,时距愈长,平均风速也就愈小"风速记录表明,阵风的卓越周期约为1min,通常认为10min(约10个周期)至1小时(约60个周期,由于阵风有较长的持续性,衰减较慢)其平均值基本上是一个稳定值,因而我国规范规定以10分钟作为取值标准”一般我们所研究的对象不会出现异常风的气候,称为良态气候"对十这种气候,我们可以认为年最大风速的每一个数据都对极值的概率特性起作用,因此,世界上许多国家把年最大风速作为概率统计的样本,由重现期和风速的概率分布获得该地区的设计最大风速,或者称为基本风速"我国规定基本风速采用极值I型概率分布函数进行统计分析"对于多层建筑和高层建筑的风致响应问题,连续体系,采用随机振动理论进行分析。

高层建筑风载影响

高层建筑风载影响

高层建筑风环境及其影响研究江清源概述随着厦门经济特区的发展,一座座标志性的高层建筑拔地而起,人们自然关心风这个自然因素对这些高层建筑有什么影响?反过来这些高层建筑周围又会形成一个什么样的风环境?它对城市规划建筑设计、施工和人们的生活有什么影响?近年来风工程研究工作者都在对高层建筑的风环境进行研究。

所谓“高层建筑”,联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会在1972年召开的年会上曾建议将高层建筑分为四类:即9~16层最高50米者为第一类;17~25层最高75米者为第二类;26~40层最高100米者为第三类;40层以上高于100米者为第四类高层建筑(超高层建筑)。

我国在上世纪80年代以前,10层以上就称为高层建筑。

但目前的标准已定为:20层左右为中高层建筑;30层,高100米左右为高层建筑;50层,高200米以上为超高层建筑。

国外高层建筑及其群体所造成负面影响——不良风环境问题,甚至风灾,事故频发,不得不引起我们的关注和重视。

国内近几年来建筑物的玻璃幕墙、屋顶搭盖物被大风吹毁的事例也不少。

如上世纪末宁夏回族自治区某宾馆在偶发阵风作用下,一片幕墙玻璃飞落,当场把在宾馆门口迎宾的新娘子砸死。

还有浙江大学逸夫楼在一夜大风劲吹下,所有的幕墙玻璃几乎都被吹毁。

至于台风季节建筑物、结构物、幕墙玻璃及覆盖物等被风吹毁的事例,在沿海城市更是屡见不鲜的事实。

如9914#台风登陆厦门吹倒了厦门会展中心施工塔吊,厦门太古飞机工程公司机库钢板屋面被风掀翻,也是人所共知。

除上述建筑物及其群体在大风中其覆面材料或构件被毁坏的事例外,由于建筑物的体型及其群体布局不当而给行人及地面交通、生活环境等带来的不良风环境影响的事例也更多。

在大风季节时,高层建筑及其群体的布局,可能造成对自身及其周围不良风环境,甚至风灾的课题,已责无旁贷地展现在今日城市规划、建筑设计部门、施工单位的面前。

如同城市中大气污染、噪声污染、光污染、采光权纠纷等环境问题一样,能否在高层建筑的规划与布局伊始,事先就周密地考虑到优化风环境,防范不测风灾,而进行认真的论证和试验,这已成为评估城市建设规划优劣的一个重要衡量指标。

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人般拔地而起,它们不仅是城市繁荣的象征,也是人类工程技术的伟大成就。

然而,这些高耸入云的建筑在面对自然力量时,尤其是风力的作用,其稳定性面临着严峻的考验。

风力对于高层建筑的影响是多方面的。

首先,风会在建筑物表面产生压力和吸力。

当风迎面吹向建筑物时,会产生正压力;而当风绕过建筑物时,会在建筑物的背面和侧面产生负压力,也就是吸力。

这种压力和吸力的分布不均匀,会导致建筑物受到扭曲和弯曲的力。

高层建筑的形状和结构特征对其在风力作用下的稳定性起着关键作用。

常见的高层建筑形状有方形、圆形、矩形等。

方形建筑在风的作用下,角落处容易产生较强的气流分离和漩涡,从而导致较大的风荷载。

圆形建筑则相对较为流畅,风的绕流较为均匀,风荷载相对较小。

而矩形建筑的长宽比不同,其风荷载的分布也会有所差异。

此外,高层建筑的高度也是影响风力稳定性的重要因素。

随着高度的增加,风速也会随之增大。

根据气象学的规律,通常在近地面,风速较低,但在几百米甚至更高的高空,风速可能会大幅增加。

这意味着高层建筑顶部所受到的风力要比底部大得多。

而且,由于高度的增加,建筑物的振动幅度也会相应增大,这对结构的强度和刚度提出了更高的要求。

为了评估风力对高层建筑稳定性的影响,工程师们采用了多种方法和技术。

风洞试验是其中一种重要的手段。

在风洞中,可以模拟不同风速和风向条件下建筑物周围的气流情况,通过测量建筑物表面的压力分布和气流速度,来计算风荷载。

数值模拟也是常用的方法之一,借助计算机软件对风与建筑物的相互作用进行模拟分析。

在设计高层建筑时,为了提高其在风力作用下的稳定性,通常会采取一系列的结构措施。

增加结构的刚度是常见的方法之一,例如采用更粗壮的柱子、更厚实的墙体或者加强核心筒的设计。

合理的结构布局也非常重要,通过优化柱子和梁的布置,使力量能够均匀地分布在整个结构中。

另外,使用新型的建筑材料也有助于增强高层建筑的抗风能力。

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

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。

高层建筑中的风荷载分析

高层建筑中的风荷载分析

高层建筑中的风荷载分析高层建筑是城市的标志性建筑物,其设计和建造必须考虑到各种外部力的影响,其中风荷载是一个重要的因素。

随着城市化进程的加快,高层建筑的数量不断增加,风荷载分析成为了设计师和工程师必须重视的问题。

首先,在讨论风荷载分析之前,我们需要了解风的基本原理。

风是空气运动的一种形式,具有一定的力量。

当风吹过建筑物时,会产生侧向压力和吸力,这就是风荷载。

这种风荷载对高层建筑的结构和组件会产生不同程度的影响,因此对其进行准确分析是非常重要的。

其次,风荷载分析需要考虑多个因素,如建筑物的高度、形状、表面积和材料等。

不同高度处的风速有所差异,因此需要对高度进行分段计算。

同时,建筑物的形状也会影响风荷载的分布,例如圆柱形和方形建筑物所受到的风荷载分布不同。

此外,表面积和材料的不同也会影响风对建筑物的作用力。

然后,风荷载的分析方法也是多样的,常用的方法包括等效静力法、风洞实验和计算流体力学等。

等效静力法是一种简化的计算方法,通过将复杂的风荷载问题转化为等效的静力荷载问题来进行计算。

风洞实验是一种通过模拟真实风场进行物理实验来获取数据的方法,可以获得更准确的风荷载分布。

计算流体力学是一种基于数值模拟的方法,可以模拟风场的流动情况,更加精确地分析高层建筑中的风荷载。

风荷载分析不仅需要综合考虑建筑物的结构特点,还需要参考相关的国家标准和规范。

在我国,有关高层建筑风荷载的规范主要包括《建筑抗风设计规范》和《高层建筑结构设计细则》等。

这些规范对于不同类型的建筑物,在不同地区的设计和建造中都提供了具体的要求和指导。

最后,风荷载分析需要进行有效的风险评估。

由于高层建筑所受到的风荷载较大,因此在设计和建造过程中必须考虑到不同的荷载组合,以确保建筑物的结构安全和稳定。

通过对风的速度、方向、周期等参数进行分析,可以评估建筑物所面临的风险,并采取相应的安全措施。

综上所述,高层建筑中的风荷载分析是设计和建造过程中必不可少的一步。

高层建筑风荷载对结构设计的影响

高层建筑风荷载对结构设计的影响

高层建筑风荷载对结构设计的影响在现代城市化发展的背景下,高层建筑的建设变得愈发普遍,它们不仅给城市增添了现代化的风貌,更为人们提供了更多的生活空间和商业机会。

然而,随着高层建筑的增多,其与自然环境之间的相互作用也变得愈发重要。

其中,高层建筑风荷载对结构设计的影响是建筑工程领域研究的重要课题之一。

一、风荷载对高层建筑的影响高层建筑所面临的气候环境较低层建筑复杂得多,其中风荷载是一种主要的外部负荷。

风荷载包括两个主要方面:静风荷载和动风荷载。

1. 静风荷载静风荷载是指风对建筑物表面施加的压力,它主要由风速、建筑物高度和建筑物表面积等因素决定。

当风速增加时,静风荷载也会相应增大。

由于高层建筑的特殊性,其高度较大,表面积较大,因而受到的静风荷载较大。

2. 动风荷载动风荷载是指风对建筑物产生的振动力,主要包括风压、风力和风速等因素。

由于建筑物受到风的作用会发生振动,当风速较大时,振动力也相应增大,从而对建筑物结构产生影响。

二、高层建筑风荷载对结构设计具有重要的影响,主要体现在以下几个方面。

1. 结构强度设计高层建筑必须能够抵抗风荷载带来的各种力和压力,因此结构设计必须充分考虑风荷载的作用。

结构强度设计是根据风流场所引起的压力和力的大小来决定结构的尺寸和受力状态,以确保结构的安全性和稳定性。

2. 结构抗风设计高层建筑在面对强风时容易受到振动影响,因此需要进行结构抗风设计。

抗风设计是通过采取增加结构支撑手段来增强结构的抗风能力,减小结构的振动幅度和影响范围。

例如,在设计中可以增加风向对结构的影响系数,提高建筑物的稳定性。

3. 结构疲劳和耐久性设计高层建筑长期受到风荷载的作用,易产生结构疲劳和损坏。

因此,在结构设计中,需要充分考虑结构的疲劳和耐久性。

结构疲劳和耐久性设计是通过选择合适的结构材料、加强连接节点、采取合理的结构设计等方式来提高结构的抗疲劳和耐久性。

三、高层建筑风荷载的研究和应用为了更好地理解高层建筑风荷载对结构设计的影响,建筑工程领域开展了大量的研究工作,并取得了一系列的研究成果。

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析

风力影响下高层建筑的稳定性分析在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人,展示着人类建筑技术的伟大成就。

然而,这些高耸入云的建筑在面临风力作用时,其稳定性面临着严峻的考验。

风,这个看似无形却力量强大的自然元素,对高层建筑的影响不容忽视。

首先,我们来了解一下风是如何对高层建筑产生作用的。

当风吹过建筑物时,会在建筑物的表面形成压力差。

这种压力差会导致风荷载的产生,风荷载的大小和方向取决于风速、风向、建筑物的形状和周围环境等因素。

在高层建筑中,由于高度较高,风的流动更加复杂,风荷载的变化也更加剧烈。

高层建筑的形状对其在风力作用下的稳定性有着重要影响。

常见的高层建筑形状有方形、圆形、三角形等。

方形建筑在迎风面和背风面容易产生较大的压力差,从而导致较大的风荷载;圆形建筑则相对较为流畅,风的绕流较为均匀,风荷载相对较小;三角形建筑在某些角度的风向下可能会产生较大的扭矩,影响结构的稳定性。

此外,建筑的立面设计,如凹凸不平的表面、阳台、挑檐等,也会改变风的流动路径,增加风荷载的复杂性。

建筑材料和结构体系也是决定高层建筑在风力下稳定性的关键因素。

高强度的建筑材料能够承受更大的风力作用,保证结构的完整性。

目前,常见的高层建筑结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构等。

框架结构具有较好的灵活性,但抗侧刚度相对较小;剪力墙结构则具有较大的抗侧刚度,能够有效地抵抗风荷载引起的水平位移;框架剪力墙结构结合了两者的优点,能够在满足建筑功能的同时提供较好的结构稳定性;筒体结构,如筒中筒结构和束筒结构,具有非常出色的抗风性能,适用于超高层建筑。

在风力作用下,高层建筑会产生水平位移和振动。

过大的水平位移会影响建筑的使用功能,甚至导致结构的破坏。

为了控制水平位移,通常会在建筑结构中设置水平支撑系统,如钢梁、钢支撑等。

同时,采用减震技术,如阻尼器,可以有效地消耗风荷载输入的能量,减小结构的振动响应。

高层建筑的周围环境也会对其风荷载产生影响。

高层建筑设计中的风荷载分析

高层建筑设计中的风荷载分析

高层建筑设计中的风荷载分析随着科技和建筑技术的不断进步,越来越多的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。

在高楼林立的城市中,不仅令人惊叹的是它们的高度和壮丽的外观,更重要的是它们能够承受各种自然力的挑战,其中之一就是风力。

高层建筑设计中的风荷载分析成为了一项关键的工作,本文将讨论风荷载分析的重要性以及如何进行风荷载分析。

高层建筑由于其特殊的结构和高度,容易受到风力的影响。

风力可以引起建筑物的摇摆、倾斜甚至倒塌,给人们的生命财产造成巨大的损失。

因此,风荷载分析在高层建筑设计中至关重要。

通过对风的起伏和速度等因素的研究,工程师能够预测高层建筑的风荷载,从而采取相应的措施来保证其结构的安全性和稳定性。

首先,风荷载分析需要考虑风的速度。

风速是风力大小的重要指标之一。

根据国际标准,不同高度和地区的高楼建筑需要承受不同等级的风速。

通过在高层建筑附近设置风速仪器,可以实时测量风速,并将测得的数据用于计算风荷载。

其次,风荷载分析还需要考虑风的方向。

风可能来自不同的方向,建筑物的结构和外形对于不同方向的风荷载有不同的响应。

因此,在风荷载分析中,需要对风向进行详细研究,并将风向因素纳入设计方案中。

另外,高层建筑设计中的风荷载分析还需要考虑风的湍流效应。

湍流是指在风向的基础上,风的速度和方向可能发生瞬间剧烈变化的现象。

这种湍流可能会导致建筑物出现共振现象,进而引发结构破坏。

因此,在风荷载分析中,需要对风的湍流进行详细的研究,并采取相应的措施来减少湍流的影响。

此外,高层建筑设计中的风荷载分析还需要考虑建筑物的形状和表面粗糙度对风荷载的影响。

建筑物的形状和表面粗糙度对风力的传递有重要影响。

一般来说,光滑表面和低阻力的建筑物对风力响应较弱。

因此,在设计中,需要选择合适的建筑物形状和表面特征,以减小风荷载。

最后,高层建筑设计中的风荷载分析还需要采取相应的安全保护措施。

一旦高层建筑出现风荷载超过设计范围的情况,可能会引发结构破坏。

因此,在设计过程中,需要设置适当的风荷载监测装置,及时监测风荷载,并采取相应的措施来防止结构损坏。

综述风荷载与高层建筑结构

综述风荷载与高层建筑结构

综述风荷载与高层建筑结构1引言按作用方向分类,建筑结构除了抵抗竖向作用力之外,还要承受水平作用,最主要的就是承受风荷载和水平地震荷载。

高层建筑结构设计往往水平荷载起着决定性作用,随着建筑层数的增加,高度的增加,体型复杂性系数加大,风荷载更是成为高层建筑结构设计的控制要素。

本文仅对风荷载的定义和结构设计要点做如下浅析:2风荷载的含义2.1风荷载定义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。

风荷载标准值w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。

2.2风荷载标准值计算当计算主要围护结构时,垂直于建筑物表面上的风荷载标准值,应按下述公式计算:Wk=βzµsµzW0式中Wk为风荷载标准值(KN/m2),βz为高度处的风振系数,µs为风荷载体型系数,µz为风压高度变化系数,W0为基本风压。

2.1.1基本风压基本风压是指某一地区,风力在迎风表面产生的标准值,是某一地区风荷载的设计标准。

基本风压是以当地比较空旷平坦的地面上离地10m高统计所得的50年一遇10min平均最大风速为标准,按基本风压=最大风速的平方/1600确定的风压值(《建筑荷载规范》附录)。

基本风压对高层建筑物的经济、适用、耐久性有密切关系。

基本风压按照《建筑结构荷载规范》附表中给出的50年一遇的风压采用,但不得小于0.3KN/m2。

对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,承载力计算时候基本风压均须提高。

一般情况下,高度在60m以上的高层建筑可按100年一遇风压值采用。

2.1.2风压高度变化系数风压高度变化系数是反映风压随不同场地、地貌和高度变化规律的系数。

以规定离地面高度的风压为依据,为不同高度风压与规定离地面高度风压的比值。

该系数按照地面粗糙度确定,可分为A、B、C、D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和城市郊区;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。

高层建筑结构的抗风设计

高层建筑结构的抗风设计

高层建筑结构的抗风设计在当今城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人般矗立。

它们不仅是城市繁荣的象征,更是人类建筑技术和智慧的结晶。

然而,在这些高耸入云的建筑背后,隐藏着一个至关重要的设计考量——抗风设计。

风,这个看似无形却力量强大的自然元素,对于高层建筑来说,是一个不容忽视的挑战。

风对高层建筑的影响是多方面的。

首先,强风会对建筑物产生直接的水平推力。

想象一下,狂风呼啸而过,用力地推搡着高楼,这可能导致建筑物的结构变形甚至损坏。

其次,风的作用还可能引起建筑物的振动。

持续的振动不仅会让居住或工作在其中的人们感到不适,长期下来还可能对建筑结构的耐久性产生负面影响。

此外,风在建筑物周围形成的复杂气流,可能导致局部的压力差异,从而影响窗户、外墙等构件的性能。

为了应对风的挑战,工程师们在进行高层建筑结构的抗风设计时,需要综合考虑多个因素。

建筑的形状和体型就是其中的关键之一。

流线型的设计能够有效地减小风的阻力,减少风对建筑物的作用力。

比如,一些现代高层建筑采用了逐渐收窄的外形,类似于竹笋的形状,这样的设计可以使风更顺畅地流过建筑,降低风的冲击。

结构体系的选择对于抗风性能也起着决定性的作用。

框架结构、剪力墙结构、筒体结构等不同的结构形式,在抵抗风荷载方面具有不同的特点。

框架结构具有较好的灵活性,但在抗侧力方面相对较弱;剪力墙结构则能够提供较强的抗侧刚度,适合抵抗较大的风荷载;筒体结构则集合了框架和剪力墙的优点,具有出色的抗风性能。

在实际设计中,工程师需要根据建筑的高度、用途、地理环境等因素,选择最合适的结构体系。

在抗风设计中,风洞试验是一项不可或缺的手段。

通过在风洞中模拟真实的风环境,对建筑模型进行测试,可以获取风对建筑物的作用力、压力分布等详细数据。

这些数据为设计师提供了宝贵的依据,帮助他们优化建筑的设计。

例如,根据风洞试验的结果,可以调整建筑的外形、优化窗户的布置,或者增加一些抗风构件。

除了结构设计,建筑材料的选择也与抗风性能息息相关。

风荷载对建筑物稳定性的影响分析

风荷载对建筑物稳定性的影响分析

风荷载对建筑物稳定性的影响分析在建筑设计与结构工程中,风荷载是一个重要而复杂的考虑因素。

风力与建筑物的相互作用,往往能够产生巨大的力量,对建筑物的稳定性产生直接的影响。

本文将对风荷载对建筑物稳定性的影响进行分析和探讨。

1. 风荷载的基本原理与分类首先,我们来了解一下风荷载的基本原理。

风力是空气流动产生的结果,具有导向性和不规则性,因此风荷载的作用对建筑物结构来说是不均匀、不规则的。

风荷载主要分为静风荷载和动风荷载两种。

静风荷载是指在建筑物的静止状态下,由于大气压差产生的风力作用。

静风荷载主要通过压力作用于建筑物的表面,对建筑物产生压力和吸力的力量。

而动风荷载则是指建筑物受到动力风作用时产生的力量。

动风荷载主要通过风的速度和背景压力差来计算,对建筑物产生水平和竖向的载荷。

2. 建筑物稳定性的风险与挑战风荷载对建筑物的稳定性产生直接的影响,因此在建筑设计中必须对其进行充分的考虑。

如果不合理估计风荷载,建筑物可能会因为风力过大而失去平衡,导致倒塌和破坏。

在地震多发的地区,风力的影响还会与地震力相互作用,增加建筑物的风险。

另外,对于高层建筑和特殊形态建筑,由于其结构特点和高度差异,风荷载的影响更加明显。

高层建筑会因为风力造成的摆动而产生动态影响,给人居住和工作带来不适甚至风险。

一些特殊形态建筑,如大跨度的桥梁和拱形建筑,受到风力的作用可能产生剧烈的振动和变形,降低其稳定性。

3. 建筑物的风荷载分析与抗风设计为了确保建筑物在风荷载下的稳定性,建筑工程师需要进行风荷载的详细分析和抗风设计。

首先,他们需要了解当地的气象条件,包括气候类型、最大风速、风向等。

然后,他们会把这些数据与相关标准和规范进行比对,以确定建筑物所需的风荷载参数。

接下来,工程师会使用风洞实验、数值模拟和经验公式等方法,进行风荷载的计算和分析。

风洞实验可以通过实验证明建筑物在不同风速下的受力情况,并帮助优化建筑物的结构和形态。

数值模拟则可以依据建筑物的几何形状和风场数据,模拟风荷载的分布和受力情况。

高层建筑设计中的风荷载分析与控制

高层建筑设计中的风荷载分析与控制

高层建筑设计中的风荷载分析与控制随着现代城市化进程的加快,高层建筑的建设成为城市发展的重要组成部分。

然而,高楼大厦容易受到风力的影响,风荷载是高层建筑设计中的一个重要问题。

本文将探讨高层建筑设计中的风荷载分析与控制的方法和技术。

一、风荷载分析风荷载分析是建筑设计的重要环节。

在高层建筑的设计过程中,需要对建筑物在风力作用下的应力和变形进行计算和分析。

风荷载分析需要考虑多个因素,如建筑物的高度和形状、风速和风向、地理位置等。

在进行风荷载分析时,一种常用的方法是使用风洞实验。

风洞实验可模拟实际风力对建筑物的作用,通过测量建筑物的振动和应力变化,评估其抗风能力。

这样的实验不仅可以得到建筑物的风荷载数据,还可以为设计工程师提供重要的参考信息。

另一种常用的分析方法是数值模拟。

利用计算流体力学(CFD)模型和计算机软件,可以对建筑物在不同风速和方向下的风荷载进行模拟和分析。

这种方法可以更加精确地预测建筑物的风荷载,帮助设计师合理设计建筑结构。

二、风荷载控制在高层建筑设计中,风荷载控制是确保建筑物安全的关键。

风荷载对建筑物的影响主要体现在结构稳定性和振动控制方面。

为了确保建筑物的稳定性,设计师通常会采用一些措施来增强建筑物的抗风能力。

例如,在设计过程中使用适当的结构形式和横截面形状,增加建筑物的承载能力;使用合适的材料,提高建筑物的抗风性能;在建筑物的顶部设置风阻板或加固设备等。

此外,要控制建筑物的振动,防止共振现象的发生。

振动对建筑物的结构和功能产生不利影响,可能导致结构破坏甚至倒塌。

因此,设计师需要在设计过程中考虑振动控制的问题。

一种常用的方法是在建筑物的结构中设置阻尼器或减振器,通过吸收和消散振动能量来降低结构的振动水平。

此外,还可以通过合理设计建筑物的空气动力特性来控制风荷载。

例如,在建筑物的外墙上设置适当的外立面,可以起到减小风压和风荷载的作用。

三、案例分析为了更好地理解高层建筑设计中的风荷载分析与控制,以下是一些实际案例的分析。

高层建筑受力分析

高层建筑受力分析

高层建筑受力分析高层建筑是现代城市发展的重要标志,然而,由于其高度和结构的复杂性,受力分析成为设计和施工的关键问题。

本文将对高层建筑的受力特点、受力分析方法以及常见的受力问题进行探讨。

一、高层建筑的受力特点高层建筑由于自身重量的影响,以及外界风力、地震力等因素的作用,存在着复杂的受力情况。

为了确保高层建筑的结构稳定和安全性,需要对其受力特点进行全面分析。

1. 自重受力:高层建筑的自重主要由建筑材料的重量构成,包括楼板、墙体、柱子等。

自重受力是高层建筑最基本也是最直接的受力形式。

2. 垂直荷载受力:除了自重外,高层建筑还需要承受来自人们活动、家具设备以及各种设施的垂直荷载。

在设计和施工过程中,需要对这些荷载进行准确合理的估计和计算。

3. 风荷载受力:高层建筑由于其外形特殊,容易受到风的作用,尤其是靠近沿海或者山区的高层建筑更容易受到强风的影响。

设计和施工过程中,需要预先估计风荷载并进行合理的受力分析。

4. 地震荷载受力:地震是高层建筑最大的威胁之一,特别是在地震多发地区。

鉴于地震的不确定性,设计者需要合理地预测地震的荷载,并采取相应的防护措施。

二、高层建筑的受力分析方法为了对高层建筑的受力情况进行准确的分析和计算,工程师们采用了各种分析方法,包括静力分析、弹性分析和有限元分析等。

1. 静力分析:静力分析是最常见的高层建筑受力分析方法之一。

通过假设结构和外界荷载静止不变,采用力学平衡原理对结构进行受力分析。

这种方法适用于受力简单、结构稳定的情况。

2. 弹性分析:弹性分析是一种更为精确的分析方法,通过考虑结构的变形和刚度的影响,在分析过程中考虑结构的弹性变形。

这种方法适用于受力复杂、结构刚度较大的情况。

3. 有限元分析:有限元分析是一种更加综合和精确的受力分析方法,可用于高层建筑的复杂受力情况。

通过将结构分割成有限个小单元,将结构的受力和变形问题转化为求解各个单元的受力和变形问题。

三、高层建筑的常见受力问题在高层建筑的设计和施工过程中,存在一些常见的受力问题,需要进行仔细的分析和解决。

风荷载对高层建筑物的影响

风荷载对高层建筑物的影响

风荷载对高层建筑物的影响摘要:随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。

一般而言,高层建筑物占地面积少,建筑面积大,造型独特,相对集中。

这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。

但是高层建筑物上风荷载也越来越大,导致水平荷载不断增大。

因此,高层建筑物需要较大的承载力和刚度来解决水平荷载的问题。

关键词:风载荷高层建筑物影响风是紊乱的随机现象风对建筑物的作用十分复杂,规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。

目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法;摩天大楼可能造成很强的地面风,对行人和商店有很大影响;当附近还有别的高层建筑时,群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。

风对建筑物表面的作用力大小,与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。

一、风荷载的形成风荷载是空气流动形成的,对建筑物的作用是不规则的,风荷载实际上是一种随机时变活荷载,但不同于一般活荷载(楼面和屋面活荷载、吊车荷载、雪荷载)。

为了结构设计方便,迄今为止,世界各国的高层建筑结构设计,都是将风荷载转换为确定性的静力等效风。

风对建筑物的影响不仅仅是风声,主要是风荷载对水平位移的影响。

具体到多少米会有影响,要看当地气候特点、风力状况、场地特征、建筑物体型等等因素。

总风荷载与局部风荷载总风荷载是指建筑物的各个表面所受风荷载的合力,是沿建筑物变化的线荷载,通常按建筑物的主轴方向计算。

局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位,考虑风压对局部某些构建的不利作用时考虑的风荷载,考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台雨篷等悬挑构件。

风荷载与楼层高度有关,越高风压越大,但不是简单的正比关系。

对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按规范取值确定。

对于山区的建筑物,风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正。

二、风荷载对高层建筑物的影响风荷载是超高层建筑的主要控制荷载,气流经过高耸结构物会产生明显的三维风荷载效应,即顺风向、横风向和扭转风荷载,从而引起结构在三个方向上的振动。

高层建筑结构设计中的风荷载分析

高层建筑结构设计中的风荷载分析

高层建筑结构设计中的风荷载分析在当今城市的天际线中,高层建筑如雨后春笋般拔地而起。

这些高耸入云的建筑不仅是城市现代化的象征,更是建筑工程领域的巨大挑战。

在高层建筑结构设计中,风荷载是一个至关重要的因素,它对建筑的安全性、稳定性和舒适性都有着深远的影响。

风荷载,简单来说,就是风作用在建筑物表面上产生的压力和吸力。

然而,其实际的作用机制和影响却远非如此简单。

当风遇到高层建筑时,会产生绕流、分离和漩涡等复杂的流动现象,从而在建筑物的表面形成不均匀的压力分布。

这种不均匀的压力分布会对建筑结构产生水平力和扭矩,可能导致结构的变形、振动甚至破坏。

风荷载的大小主要取决于风速、风向、建筑物的形状、高度、表面粗糙度以及周围环境等因素。

风速是风荷载的最直接影响因素,风速越大,风荷载也就越大。

风向则决定了风对建筑物的作用方向,不同的风向会导致不同的压力分布。

建筑物的形状对风荷载的影响也十分显著。

例如,方形或矩形的建筑平面在风的作用下,其角落处容易产生较大的负压,而圆形或椭圆形的建筑则相对较为均匀地承受风荷载。

建筑物的高度也是一个关键因素,随着高度的增加,风速通常会增大,同时风的紊流特性也会更加明显,这使得风荷载的计算和分析变得更加复杂。

表面粗糙度则反映了建筑物外表面的凹凸不平程度。

粗糙的表面会增加风的阻力,从而影响风荷载的大小。

周围环境,如附近的建筑物、地形地貌等,也会对风的流动产生干扰,进而改变作用在目标建筑上的风荷载。

在进行高层建筑结构设计时,准确地评估风荷载是至关重要的。

目前,常用的风荷载计算方法主要包括规范法和数值模拟法。

规范法是基于大量的风洞试验和实际观测数据,通过统计分析得出的经验公式和系数。

各国的建筑规范中都对风荷载的计算方法和取值进行了规定。

这种方法简单易用,但对于一些特殊形状或复杂环境下的建筑,可能会存在一定的局限性。

数值模拟法则是利用计算机软件对风场和建筑物的相互作用进行模拟。

通过建立数学模型,求解流体力学方程,可以得到建筑物表面详细的风压力分布。

高层建筑的主要荷载

高层建筑的主要荷载

高层建筑的主要荷载一、引言高层建筑是城市中耸立的巨型建筑物,其承受的荷载是建筑结构设计中至关重要的因素。

主要荷载是指对建筑物施加压力或力量的因素,包括建筑自重、风荷载、地震荷载以及使用荷载等。

本文将深入探讨高层建筑的主要荷载及其对建筑结构的影响。

二、建筑自重建筑自重是指建筑物本身所承受的重力,主要由建筑材料的重量所决定。

高层建筑的自重较大,因此在设计阶段需要充分考虑建筑结构的承载能力,以确保安全稳固。

三、风荷载风荷载是指风对建筑物表面所产生的压力。

由于高层建筑面积大、高度高,容易受到风力的影响,因此风荷载在设计中必须予以充分考虑。

工程师通常使用风洞试验等方法来确定高层建筑所承受的风荷载,以保证建筑的结构稳定性。

四、地震荷载地震荷载是指地震对建筑物结构所产生的力量。

高层建筑作为城市中的重要标志性建筑,必须能够在地震发生时保持稳定。

因此,在设计高层建筑时,地震荷载是必须要考虑的主要荷载之一。

工程师会根据地震区域的状况,采用合适的抗震设计措施,确保建筑的抗震能力。

五、使用荷载使用荷载是指建筑物在使用过程中所承受的荷载,如人员活动、设备设施等。

高层建筑由于人员密集、设备众多,使用荷载较大。

在设计中,需要充分考虑建筑物的使用功能,合理安排荷载分布,以确保建筑结构的安全性。

六、其他荷载除了以上主要荷载外,高层建筑还可能承受其他荷载,如温度荷载、雪荷载、震荡荷载等。

这些荷载的大小和影响因素需要根据具体情况进行综合考虑,并在设计中予以合理处理。

七、荷载对建筑结构的影响主要荷载对高层建筑的结构稳定性和安全性起着至关重要的作用。

合理的荷载设计可以确保建筑物在长期使用过程中不发生变形、开裂或倒塌等事故。

在设计过程中,工程师需要根据荷载的大小和性质,选择合适的建筑材料、结构形式和抗震措施,以确保建筑的结构安全可靠。

八、结论高层建筑的主要荷载是建筑结构设计中必须要考虑的关键因素。

建筑自重、风荷载、地震荷载和使用荷载等荷载对高层建筑的结构稳定性和安全性有着重要影响。

高层建筑结构设计确定风荷载

高层建筑结构设计确定风荷载

高层建筑结构设计确定风荷载高层结构设计要确保结构在风荷载作用下具有足够的抵抗变形能力和承载能力,保证结构在风荷载作用下的安全性。

同时,高层建筑物在风荷载作用下将产生振动,过大的振动加速度将使在高楼内居住的人们感觉不舒适,因此高层建筑结构应具有良好的使用条件,满足舒适度的要求。

1.1 等效静态风荷载一般作用在建筑物上的风包括平均风和脉动风。

其中平均风是风荷载的长周期部分作用在建筑物上,其周期常在10min以上,可认为是作用在建筑物上的静荷载,因为其周期与建筑物的自振周期相差较远;脉动风则是短周期部分作用在建筑物上,其脉动的周期很短,一般只有几秒,其作用可以被认为是作用在建筑物上随机的动荷载,因为其周期与建筑物的自振周期比较接近。

作用在建筑结构上的风荷载除了平均风和脉动风产生的平均风力和脉动风力,还有风振产生的惯性力。

平均风力、脉动风力和惯性力组合得到最终的等效静态风荷载。

(1)惯性力根据高频动态天平试验结果,可以求出高层建筑底部的平均风力(包含力矩和剪力)和脉动风力,在给出高层建筑结构参数的情况下,可以计算出位移和加速度响应,由共振加速度可以进一步求出惯性力。

惯性力是由振动产生的,由加速度和质量决定,沿高度分布惯性力均方根σaf(z)表达式为:上式中m(z)为沿高度的质量,为沿高度的加速度。

(2)平均风力和脉动风力空气来流沿高层建筑高度分布的风力可通过下式表达:其中:ρ为空气密度;是z处单位高度上的力系数,一般通过风压测量试验确定;是来流风速。

风速是平均风速与脉动风速的合成,即:一般来说,脉动风速相对于平均风速是小量,忽略二阶小量,即可得到沿高度分布的平均风力和脉动风力分别如下:脉动力均方根为:其中,为沿高度的来流湍流度。

(3)等效静态风荷载沿高度分布的等效静态风荷载由下式给出:式中g为峰值因子,可取3.5。

1.2 结构体型系数对于普通的高层结构,结构体型系数一般按《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2022)表8.3.1和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2022)第4.2.3条取包络值。

关于高层建筑考虑风荷载的概念

关于高层建筑考虑风荷载的概念

关于高层建筑考虑风荷载的概念
高层建筑要考虑风荷载是因为在高层建筑中,风荷载对建筑结构和建筑物稳定性有重要影响。

风荷载是指风对建筑物施加的力量和压力,它主要来自于风的动力和风的压力。

风荷载的考虑主要包括以下几个方面:
1. 风荷载的确定:风荷载的大小取决于建筑物的高度、形状、外部表面积、地理位置、环境特点等因素。

一般使用规范中提供的风荷载计算公式来确定风荷载。

2. 风荷载的分布:风荷载在建筑物上是非均匀分布的,一般呈现较高的压力区域和较低的负压力区域。

在设计中需要考虑不同部位的风荷载分布情况,以确保结构的安全。

3. 风振问题:高层建筑由于受到风的动力作用,容易产生结构的振动现象。

必须对结构进行抗风振设计,以保证建筑物的稳定性和安全性。

4. 风荷载对结构的影响:风荷载对结构的影响主要包括弯矩、剪力和挠度等。

设计中需要考虑这些因素,确保结构的安全性和稳定性。

总之,考虑风荷载是高层建筑设计中必不可少的一部分,只有充分考虑风荷载的影响,才能保证高层建筑的结构安全和稳定性。

风荷载对高层建筑结构的影响分析

风荷载对高层建筑结构的影响分析

风荷载对高层建筑结构的影响分析近年来,随着城市的快速发展,高层建筑已成为城市发展的重要标志。

然而,高层建筑在面对自然灾害的挑战时,特别是强风的袭击时,其承载结构面临巨大的考验。

本文将探讨风荷载对高层建筑结构的影响,并分析几种常见的风荷载影响因素。

首先,我们需要了解风荷载是如何对高层建筑产生影响的。

风荷载是指由风压和风力引起的荷载,是建筑物在风力作用下所承受的力的总和。

由于高层建筑通常呈现较大的高度和横截面积,其所受风荷载相较于低矮建筑而言更为复杂和巨大。

因此,高层建筑必须对风荷载进行合理的构造设计和强度计算,以确保其结构安全稳固。

其次,要分析风荷载对高层建筑结构的影响,需要考虑一系列的因素。

首要因素是地理环境。

不同地理环境下,风力强度和方向都可能不同,对高层建筑结构的影响程度也有所不同。

同时,附近的建筑物、自然地物等也会对风荷载的传递和影响起到一定的作用。

其次是建筑物的高度和横截面积。

高楼大厦由于其高度较大,凸出在空气流动路径中,所以其所受风荷载也相对较大。

而横断面积则决定了建筑物所受风力作用的大小。

此外,建筑物的形状、结构类型和建筑材料等也会对风荷载产生重要的影响。

在考虑这些因素的基础上,我们可以进一步分析风荷载对高层建筑结构的具体影响。

首先,风荷载会产生竖向载荷。

高层建筑在强风的作用下,会受到顶部向下的压力,从而产生竖向载荷。

其次,风荷载还会导致建筑物产生摆动。

强风作用下,建筑物会因为风压差异而发生摆动,尤其是在高楼大厦的塔楼部分更加明显。

这种摆动会对建筑结构的安全性产生潜在影响。

此外,风荷载还会造成水平载荷。

由于风力作用于建筑物表面,会产生水平力,通过结构传递到建筑物的基础或者地基上。

这种水平载荷将直接影响建筑物的稳定性和抗风性能。

针对以上影响,工程设计师需要进行风荷载的合理计算和结构抗风设计。

通常,利用国家相关规范和标准可以计算得到建筑物所受的正压力和负压力,从而对建筑物的结构进行相应修正。

高层建筑与风环境

高层建筑与风环境

CF5层高层建筑。采用外框架、内 混凝土核心筒体结构,混凝土强度等级C40,钢 结构的钢材采用Q235B。外框架采用H型钢 (594×302×14×23) 钢柱与工字形 (450×160×8.6×14.2)钢梁;角柱采用十字形钢 柱(594×302×14×23);混凝土筒体墙厚300mm; 楼盖采用压型钢板上浇120mm厚的混凝土,楼盖 与钢框架和混凝土筒体采用铰接。底层柱高5.5m, 其余各层层高3.4m,平面布置见下图。试简要分 析建筑在风荷载作用下的变形 。
二、结构的风效应
1、波动风作用引起的房屋震动简图
2、风力作用下的高层建筑表面风压分布
将上图投影到平面上得到:
三、风荷载效应标准值计算
1、风压与风速的关系
由流体力学中伯努利方程可知风压与风速关系
2、风荷载标准值计算公式
为了得出各种建筑物表面风压实际大小与 分布,主要通过试验来确定。一是将建筑 物做成缩小比例的模型,在风洞实验室中 进行试验;另一种是在实际建筑物上测定 表面压力分布。
高层建筑与风环境
一、研究风荷载对高层建筑影响的 重要性
风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一。 最早的记录高层建筑在风力影响下发生损坏 的例子是1926年9月美国迈阿密市麦芽喀隆大楼 (17层钢框架建筑)在台风袭击后发生塑性变形, 顶部残余位移达0.61米。 0.61 最近,我国深圳一座超高层建筑,在多次不 同风洞试验中,还发现横风向强烈风震现象。 众多工程实例表明,结构抗风分析(包括荷 载、内力、位移、加速度等)是高层建筑重要设 计计算的因素。
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风荷载对高层建筑物的影响
摘要:随着经济的发展,近年来高层建筑尤其是体型复杂的超高层建筑得到了蓬勃的发展。

一般而言,高层建筑物占地面积少,建筑面积大,造型独特,相对集中。

这一特点使得高层建筑物在人口稠密的大城市迅速发展。

但是高层建筑物上风荷载也越来越大,导致水平荷载不断增大。

因此,高层建筑物需要较大的承载力和刚度来解决水平荷载的问题。

关键词:风载荷高层建筑物影响
风是紊乱的随机现象风对建筑物的作用十分复杂,规范中关于风荷载值的确定适用于大多数体型较规则、高度不太大的单幢高层建筑。

目前还没有有效的预测体型复杂、高柔建筑物风作用的计算方法;摩天大楼可能造成很强的地面风,对行人和商店有很大影响;当附近还有别的高层建筑时,群体效应对建筑物和建筑物之间的通道也会造成危害。

风对建筑物表面的作用力大小,与建筑物体型、高度、建筑物所处位置、结构特性有关。

一、风荷载的形成
风荷载是空气流动形成的,对建筑物的作用是不规则的,风荷载实际上是一种随机时变活荷载,但不同于一般活荷载(楼面和屋面活荷载、吊车荷载、雪荷载)。

为了结构设计方便,迄今为止,世界各国的高层建筑结构设计,都是将风荷载转换为确定性的静力等效风。

风对建筑物的影响不仅仅是风声,主要是风荷载对水平位移的影响。

具体到多少米会有影响,要看当地气候特点、风力状况、场地特征、建筑物体型等等因素。

总风荷载与局部风荷载总风荷载是指建筑物的各个表面所受风荷载的合力,是沿建筑物变化的线荷载,通常按建筑物的主轴方向计算。

局部风荷载是指在建筑物表面某些风压较大的部位,考虑风压对局部某些构建的不利作用时考虑的风荷载,考虑部位一般是建筑物的角隅或阳台雨篷等悬挑构件。

风荷载与楼层高度有关,越高风压越大,但不是简单的正比关系。

对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按规范取值确定。

对于山区的建筑物,风压高度变化系数还应考虑地形条件的修正。

二、风荷载对高层建筑物的影响
风荷载是超高层建筑的主要控制荷载,气流经过高耸结构物会产生明显的三维风荷载效应,即顺风向、横风向和扭转风荷载,从而引起结构在三个方向上的振动。

高层建筑三维风荷载形成机理复杂,影响因素众多,一直以来都是风工程研究的热点问题。

但目前大多数的研究都集中于矩形等少数规则平面的高层建筑,
而对复杂体型高层建筑的风荷载则较少涉及。

(一)、高层建筑物周围的风环境
高层建筑物周围的风环境状况是由靠近地面的流动风(简称近地风)所决定的,近地风的形态结构如湍流度、旋涡尺寸等以相当复杂的形式依赖于建筑物的尺度、外形、建筑物之间相对位置以及周围的地形地貌等,不同时间、不同空间的风速、风向是不同的。

可见,空气绕过建筑物的流动是一个非常复杂的流体运动现象,其流动特征具有明显的紊乱性、随机性,对行人的舒适程度的影响也不尽相同。

风作用在建筑物上产生风压差。

当风吹到建筑物上时,在迎风面上由于空气流动受阻,速度降低,风的部分动能变为静压,使建筑物迎风面上的压力大于大气压,在迎风面上形成正压区。

在建筑物的背风面、屋顶和两侧,由于在气流曲绕过程中形成空气稀薄现象,因此该处压力将小于大气压,形成负压区,形成涡流。

高大建筑林立会产生“峡谷”效应,带来变幻莫测的“高楼风”。

气流分布与建筑物形状有关。

高层建筑如建筑呈横长形时风速最大区为建筑上方,当建筑呈细高状时,风速最大区为建筑两侧,项目的裙楼建筑为横长形,情况属于前者,塔楼建筑为细长形,情况属于后者。

实际上,某一单体高层建筑物孤立存在的情况是很少的,更常见的是多栋相邻高层建筑物构成的建筑群。

对于高层建筑群,由于各单体建筑之间的相互干扰,使得组成群体的各个建筑的空气动力特征与单个孤立建筑相比有较大的区别,其周围的风环境情况也更加复杂。

影响高层建筑群风环境的主要因素为①建筑群空间密度及布局;②建筑物周围环境相对高度;③风向、风速;④建筑物的尺度、相对高度;⑤局域的地形、地貌等。

对于多个相邻高层建筑物,当间距足够大时,它们之间没有相互作用,相当于多个单体的情形;而当间距很小时,整体上只相当于一个单体建筑;只有当相邻建筑物之间存在一定的距离并相互作用时,其风场状况才不同于单体建筑。

高层建筑群风环境较差的区域为建筑物拐角处和巷道内。

拐角处是角区气流作用较大的区域,其附近风速较高,风力较大,流场分布极不均匀。

巷道是建筑物之间的区域,当气流平行流向巷道时,由此产生渠道效应,风速不断增大,而且巷道两端是建筑物的拐角,角区气流对巷道内产生较高风速也起了一定的作用。

随着巷道纵深长度的增加,两侧建筑物的高度越高,建筑密度越大,渠道效应也越明显,当出现大风天气时,可能发展成为较强风速区,对行人和建筑造成一定危害。

(二)、风荷载对高层建筑结构的要求
在高层建筑中,竖向荷载对结构设计产生重要影响,但水平荷载却起着决定性作用。

因为建筑自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的
数值,仅与建筑高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩、以及由此在竖向构件中所引起的轴力,是与建筑高度的两次方成正比;另一方面,对一定高度建筑来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随着结构动力性的不同而有较大的变化。

对一些较柔的高层建筑,风荷载是结构设计的控制因素,随着建筑物高度的增高,风荷载的影响越来越大。

高层建筑中除了地震作用的水平力以外,主要的侧向荷载是风荷载,在荷载组合时往往起控制作用。

因此,高层建筑在风荷载作用下的结构分析与设计引起了研究人员和工程师们的重视。

建筑设计应符合抗震概念设计的要求,不应采用严重不规则的设计方案。

高层建筑不应采用严重不规则的结构体系,应符合下列要求:
1、应具有必要的承载能力、刚度和变形能力;
2、应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力;
3、对可能出现的薄弱部位,应采取有效措施予以加强。

高层建筑的结构体系尚宜符合要求:结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布,避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位。

风荷载是结构的重要设计荷载,特别对于高耸结构(如烟囱、塔架、桅杆等)、高层建筑、大跨度桥梁、冷却塔、屋盖等,有时甚至起到决定性的作用,因而抗风设计是工程结构中的重要课题。

近二十年来,国内外建造了超高层建筑和大跨度结构。

对这些限高层建筑结构风荷载和风震响应的计算分析,确保高层建筑物的质量是十分必要的。

注:文章内的图表、公式请到PDF格式下查看。

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