风荷载及地震作用

《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)中规定
把地面粗糙度分为A、B、C三类：
A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；
B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的
中小城镇及大城市的郊区；
C类指由密集建筑群的大城市市区；
D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；
高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
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第3章：风荷载及地震作用
竖向荷载
——自重、楼（屋）面活荷载 ——风荷载、地震作用
水平荷载
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主要学习内容
• 3-1 风荷载及计算 • 3-2 地震作用及计算 • 3-3 设计要求及荷载效应组合
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风的破坏力
பைடு நூலகம் 高层建筑与抗震设计-风荷载与地震作用
风的破坏力
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风的破坏力
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风的破坏力
广州大道南一栋五层厂房
近1000平方米的2块铁皮被卷起后砸中附近五金厂， 100多名工人侥幸逃过大难
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风荷载的特点
风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理
风力受到建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有 时会出现受力更为不利的情况 风力作用具有静力、动力两重性质。 风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建筑物内收的局部区域， 会产生较大的风力。 与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建 筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。
z 10
0.44
z D Z 0.318 10
0.60
z 1.000 10
B Z
0.32
z 1.379 10
A Z
0.24
风速随高度的变化
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2、风荷载
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平均风压与波动风压图
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《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)中规 定： 当建筑物高度>30m、高宽比>1.5时，考虑风振 系数：
振型系数
脉动增大系数，按下表采用：
脉动影响系数 按照不同的地面粗糙度A类地形、 B类地形、 C类地 形和D类地形取值。见《高层建筑混凝土结构技术规 程》（JGJ3-2002)中的规定。 风压高度变化系数，按下表采用：
风的破坏力
“森拉克”肆虐浙闽 防波堤被 冲垮百米 [ 2003 七月 28 12:43 ] 由于 16号“森拉 克”台风的袭击，投资 1.2 亿 元、总长达1837米的玉环县坎 门渔港防波堤遭受严重的损坏 。渔港西堤被巨浪冲垮 2 个缺 口，造成防波堤砌面下滑，总 长达 100 多米。险情发生后， 当地政府组织公安、边防、民 兵应急分队和群众及时进行抢 修，力争将损失降低到最低限 度 。
风荷载（水平荷载之一）
—高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载
空气流动形成的风遇到建筑
物时，就在建筑物表面产生 压力或吸力，这种风力作用 叫风荷载。 风的大小与
（1）近地风的性质、风速、风向有关 （2）建筑物所在地的地藐及周围环境 （3）建筑本身的高度、形状以及表面状况有关
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地面粗糙度为B类地区脉动增大系数
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注：对地面粗糙度为A类、C类和D类地区应按当地基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代 入
基本风压，按《荷载规范》中“全国基本风压分布图”采 用。 结构层数 结构基本自振周期 框架结构
框架-剪力墙结构 剪力墙和筒中筒结构
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Z
风 压 高 度 变 化 系 数
离地面或海平 面高度（m)
5 15 50
地面粗糙度类别
A 1.17 1.52 2.03 B 1.00 1.14 1.67 C 0.74 0.74 1.25 D 0.62 0.62 0.84
300
3.12
2.97
2.75
2.45
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C Z 0.616
迎风面 压力 背风面 吸力 浮力
因此，高层建 筑中一般不设 外伸构件。
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• 要考虑风的动力作用——风振 – 层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、 风荷载产生的振动也小，设计中只需考 虑风压的影响，而不考虑风振；
– 高层建筑，刚度小、自振周期长、风的 动力作用明显。 在工程设计中是通过风振系数 Z 来考 虑风的动力作用的。
k z s z w0
– 2. 计算参数 • • • • 基本风压值 体型系数 高度变化系数 风振系数 风载作用面积
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总风荷载和局部风荷载

总风荷载

对整体房屋的作用 ：垂直于建筑物表面 各表面承受风力的合力 ： 可采用矢量和计算
并简化为沿房屋高度变化的分布荷载
即 作用在承力面上的 倒梯形或倒三角形荷载
均布荷载
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风载作用下 房屋的水平力示意图
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-0.7 +0.4 +0.8 -0.5 +0.8
由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比 地震作用大小的估计较为可靠。而且抗风设计具有较大的可靠性。
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3-1 风荷载
1、高层建筑风荷载的特点
• 风荷载与建筑物的外形（高度、平面和体形）直接 有关，也与周围环境（街区、周围建筑群）有很大 关系。 • 高层建筑外表面各部分的风压很不均匀。
——由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期
为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算
所得。可查荷载规范，但不得小于0.3KN/m2
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•
风荷载作用面积 ：垂直于风向的最大投影面积 – 1. 基本计算公式