风荷载计算方法与步骤

1 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所受的风荷载。

1.1 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、风向以及高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ωk （KN/m ²）按下式计算：

ωk =βz μs μz ω0

风荷载标准值（kN/m 2）=风振系数×风荷载体形系数×风压高度变化系数×基本风压

1.1.1 基本风压ω0

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年一遇的最大值确定的风速v 0(m/s)，再考虑相应的空气密度通过计算确定数值大小。

按公式 ω0=1

2ρv 02

确定数值大小，但不得小于0.3kN/m 2，其中ρ的单位为t/m ³，ω0单位为kN/m 2。 也可以用公式ω0=1

1600v 02计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。

1.1.2 风压高度变化系数μZ

风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。规范以B 类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。

μZX

=(H tB 10)2αB (10H tX )2αX (Z 10

)2αX

μZA =1.248(Z 10)0.24

μZB =1.000(Z )0.30

μZC =0.544(Z 10)0.44

μZD =0.262(Z 10

)0.60

1.1.3 风荷载体形系数μS

1）单体风压体形系数

（1）圆形平面μS =0.8；

（2）正多边形及截角三角平面μS=0.8+

√n

，n为多边形边数；

（3）高宽比H

B

≤4的矩形、方形、十字形平面μS=1.3；

（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比H

B >4的十字形、高宽比H

B

>4，

长宽比L

B

≤1.5的矩形、鼓形平面μS=1.4；

（5）未述事项详见相应规范。

2）群体风压体形系数

详见规范规程。

3）局部风压体形系数

檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，μS不宜小于2.0。未述事项详见相应规范规程。

1.1.4风振系数

对于高度H大于30米且高宽比H

B

>1.5的房屋，以及自振周期T1>0.25s的各种高耸结构都应该考

虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。（对于高度H大于30米、高宽比H

B

>1.5且可忽略扭转的高层建筑，均可只考虑第一振型的影响。）

结构在Z高度处的风振系数βz可按下式计算：

βz=1+2gI10B z√1+R2

○1g为峰值因子，去g=2.50； I10为10米高度名义湍流强度，取值如下：

○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：

R=√π

6ζ1

x12 (1+x12)34

x1=

30f √kωω0

ζ1为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取ζ1=0.05；kω

f1

f1=1 T1

高层建筑的基本自振周期T1可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用

○3B z脉动风荷载的背景分量因子，对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，B z计算方法如下：

B z=kHα1ρxρz Φ1(z)μz(z)

k、α1

Φ1(z)为结构第一阶振型系数，可由结构动力学确定，对于迎风面宽度较大的高层建筑，当剪力墙和框架均其主要作用时，振型系数查下表，其中H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。

ρx、ρz为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数，分别按下式计算:

ρx=10√H+60e−H/60−60

B

ρz=10√B+50e−B/50−50

B

B为结构迎风面宽度（m），B≤2H，H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。