风荷载取值

3.1.3 风荷载
建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和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的风荷载标准值W K ，按照公式（3.1-2）计算：
βz ——高度Z 处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，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，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规
表3.1.10 建筑物体型系数取值表
注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，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：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。

一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，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。

W W z s z k μμβ=)21.3(-
注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照《荷载规范》7.3.3规定，采用局部风压力体型系数。

（2）风压高度变化系数µz
设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。

对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，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的取值要求。

表3.1.11 风压高度变化系数
关于地面粗糙程度的分类：
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的乡镇和城市郊区；
C类：有密集建筑群的城市市区；
D类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。

（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的风压值，各地的基本风压可按照《荷载规范》附录D 中的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、基本风压的取值年限
《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇的基本风压标准值，工程设计中根据建筑物的使用性质与功能要求，一般按照下列方法选用风压标准值的取值年限：
①临时性建筑物：取n=10年一遇的基本风压标准值；
②一般的工业与民用建筑物：取n=50年一遇的基本风压标准值；
③特别重要的建筑物、或对风压作用比较敏感的建筑物（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年一遇的基本风压标准值；在没有100年一遇基本风压标准值的地区，可近似将50年一遇的基本风压值标准值乘以1.1（经验系数）以后采用。

3、关于风荷载作用的方向问题
建筑物受到的风荷载作用来自各个方向，风荷载的主要作用方向与建筑物所在地的风玫瑰图方向一致（全国主要城市风玫瑰图，可以查相应的建筑设计资料）。

工程设计中，一般按照风荷载作用的最大值，来计算建筑物受到的风荷载作用效应。

对于抗侧力构件相互垂直布置的建筑物：一般按照两个相互垂直的主轴方向来考虑风荷载的作用效应，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的建筑物：一般按照抗侧力构件布置方向，沿着相互垂直的主轴方向次依考虑风荷载的作用效应，详图3.1.3b所示。

注意：同一方向，左风荷载作用效应和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，对于特别重要的建筑物、特别不规则的建筑物，风荷载标准值计算公式（3.1-2）中的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的风荷载作用效应，确保建筑结构的抗风能力。

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的风荷载作用参数。

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的建筑物； ④ 周围地形或环境较复杂。

风洞试验通常由有试验能力和试验资质的高等院校、科研院所完成，按照一定比例制作的建筑物模型置于人工模拟的风环境中，模型上不同部位埋设一定数量的电子测压孔，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的数字信号，再经过一系列的计算机数据处理、模拟分析，可以得到建筑物受到的平均风压力和波动风压力值，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。

不同的地表面粗糙度使风速沿高度增加的梯度（速率）不同，详图3.1.4所示，风速变化的这种规律，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的取值
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 年的风压值（kN ／m 2
）；
X 10——重现期为10年的风压值（kN ／m 2
）；
X 100——重现期为100年的风压值（kN ／m 2
）。

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

在分析当地的年最大风速时，往往会遇到其实测风速的条件不符合基本风压规定的标准条件，因而必须将实测的风速资料换算为标准条件的风速资料，然后再进行分析。

情形一：当实测风速的位置不是l0m 高度时，标准条件风速的换算
)
21.3(a -)110
ln ln )(
(1010010--+=R
X X X X R
原则上应由气象台站根据不同高度风速的对比观测资料，并考虑风速大小的影响，给出非标准高度风速的换算系数，以确定标准条件高度的风速资料。

当缺乏相应的观测资料时，可近似按照公式（3.1-2b ）进行换算：
式中：ν——标准条件下l0m 高度处、时距为10分钟的平均风速值(m ／s)；
νz ——非标准条件下z 高度（m ）处、时距为10分钟的平均风速值(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：当最大风速资料不是时距10分钟的平均风速时，标准条件风速的换算
虽然世界上不少国家采用基本风压标准值中的风速基本数据为10分钟时距的平均风速，但也有一些国家不是这样。

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的换算问题。

实际上时距10分钟的平均风速与其它非标准时距的平均风速的比值是不确定的，表3.1.14给出了非标准时距平均风速与时距10分钟平均风速的换算系数，必要时可按照公式（3.1-2c ）做近似换算：
式中：ν——时距为10分钟的平均风速值(m ／s)；
νt ——时距为t 分钟的平均风速值(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，标准条件风压的换算 当已知10分钟时距平均风速最大值的重现期为T 年时，其基本风压与重现期为50年的基本风压的关系，可按照公式（3.1-2d ）进行简单换算：
式中：W 0——重现期为50年的基本风压值（kN ／m 2
）；
W ——重现期为T 年的基本风压值（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年的基本风压的换算系数参考表
③ 山区的基本风压
山区的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的基本风压值，乘以一放大系数后采用。

z
v v α=β/t v v =γ/0W W =)21.3(b -)21.3(c -)21.3(d -
任何情况下，山区的基本风压值不得小于0.3kN/m 2。

7、围护结构的风荷载计算
计算围护结构上作用的风荷载值，必须考虑阵风的影响，按照公式（3.1-2e ）进行：
W K ——风荷载标准值，单位kN/m 2
；
W 0——基本风压值，单位kN/m 2
，取值要求同前；
βgz ——高度Z 处的阵风系数，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、玻璃幕墙的风荷载计算
玻璃幕墙作为围护结构的一种表现形式，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的计算要求。

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的风荷载标准值，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的计算取值要求同前，对于体型系数µS 的取值要求如下：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。

0W W z s gz K μμβ=025.2W W z s K μμ=)21.3(f -)21.3(e -。