建筑结构中的风载体型系数与体型设计
风荷载体形系数
梁面风荷载 Ｗ５、Ｗ６（如图 １ 所示）计算所需的μs 之和， ＣＥＣＳ 比 ＧＢ５０００９ 大，其比值为 １．５。
协会 ＭＢＭＡ《低层房屋体系手册》（１９９６）中有关小坡度房屋的规定，分别给出房屋端区和中间 区的不同风荷载体型系数μs。尽管它是根据风洞试验得出的，是专门针对低层钢结构房屋的， 内容详尽，已为多数国家采用，但它与我国已沿用５０多年的建筑结构荷载规范 GB50009-2001[2] 第 7.3 节中的体型系数μs 算得的风荷载组合弯矩设计值相比，在多数情况下偏小甚多。在编制 2002 年《全国民用建筑工程设计技术措施—结构》中，根据近年来的多次分析后，一致认为应 在大多数 L０／h≤３的门式刚架中采用《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 表 7.3.1 中的体型系 数μs。为照顾到 ＣＥＣＳ１０２ 中这一实测经验，当 L０／h>４，风荷载较大，屋面荷载较轻的少数 门式刚架中有可能会出现按 ＣＥＣＳ１０２ 计算比按 GB50009-2001 计算风荷载组合弯矩设计值稍偏 大的情况，故仍保留了 ＣＥＣＳ１０２ 的风荷载体型系数μs。目前两种风荷载体型系数μs 共存，设 计部门都有采用的，甚至有些设计软件只适用于 ＣＥＣＳ１０２ 一种体型系数，作者以实例为主，特
从所举例子看，弯矩计算值 ＣＥ／ＧＢ＝１．５ 与μs 之比一致。 2.4 初步分析 （１）对柱面的μs ＧＢ５０００９ 比 ＣＥＣＳ１０２ 大 １．６３ 倍，前者安全。 （２）对梁面的μｓ ＧＢ５０００９ 比 ＣＥＣＳ１０２．１ 小 １．５０ 倍，后者安全。
风荷载体形系数
风荷载体形系数一、有关脚手架风载体型系数计算的问题：在计算脚手架水平风荷载标准值的时候，需要计算风载体型系数Us二、脚手架步距1.5m，纵距1.8m，横距0.8m第一种方法：第一步按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4规定采用，查表得敞开式脚手架的挡风面积为1.5×1.8×0.089＝0.2403m2密目网的挡风系数取0.841，敞开式脚手架挡风系数为0.089，则在脚手架外立杆里侧挂满密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.5×1.8-0.2403）×0.841+0.2403＝2.31m2其综合挡风系数为φ＝2.31/（1.5×1.8）＝0.8556根据规范查表4.2.4 背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体形系数为1.3φ，即Us＝1.3φ＝1.3×0.8556＝1.112这是一种计算方法，但我没有查处具体计算过程的依据。
另一种方法是：密目网的挡风系数取φ1＝0.841，敞开式脚手架挡风系数为φ2＝0.089，密目式安全立网封闭脚手架挡风系数φ＝φ1+φ2-φ1×φ2/1.2＝0.841+0.089-0.841×0.089/1.2＝0.8676第二种方法是按照刘群主编、袁必勤为副主编的中国物价出版社出版的《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》一书P80的计算，请问哪种比较正确我个人认为第二种比较具有权威性，你呢？？拐子马ΨЖ：第一种计算方法错误，不符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4要求。
第二种计算方法正确，符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4要求。
袁必勤是《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的主要起草人，刘群是编委之一。
刘群主编、袁必勤为副主编的《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》是规范最好的解读。
该书对脚手架风载体型系数计算的问题有详细、清楚的说明，你再仔细看一下就明白了。
《建筑结构设计中的风荷载计算案例综述》
建筑结构设计中的风荷载计算案例综述1.1风荷载标准值计算μsμz w0w k=βz式中，w k—风荷载标准值（kN/m2）w0—基本风压（kN/m2），潍坊寿光基本风压为0.40 kN/m2βz—高度z处的风振系数，当房屋高度小于30m时取1.0μs—风荷载体形系数，取1.4μz—风压高度变化系数，地面粗糙程度为C类表2-7风荷载标准值计算表集中风荷载P=w k×AA—一榀框架各层节点的受风面积Z—框架节点至室外地面的高度A=ℎi+ℎj×B2h i—下层柱高h j—上层柱高，对于顶层为女儿墙高度的2倍B—计算单元迎风面宽度A1=（4.35+3.9）/2×7.8=32.175 m2A2=A3= A4= A5=（3.9+3.9）/2×7.8=30.420 m2A6=（3.9+1.5×2）/2×7.8=26.91 m2W k1= W k2= W k3=1.0×1.4×0.74×0.4=0.414W k4= W k5= W k6 = 1.0×1.4×0.84×0.4=0.470P1=0.414×32.175=13.320 kNP2=0.414×30.42=12.594kNP3=0.414×30.42=12.594kNP4=0.470×30.42=14.297 kNP5=0.470×30.42=14.297 kNP6=0.470×25.35=12.648 kN剪力：V6=F6=12.648 kNV5=F6+F5=26.945 kNV4=F6+F5+F4=41.242 kNV3=F6+F5+F4+F3=53.836 kNV2=F6+F5+F4+F3+F2=66.43kNV1=F6+F5+F4+F3+F2+F1=79.75 kN反弯点高度比计算：y=y0 +y1 +y2 +y3表2-8风荷载作用下反弯点高度比图2-6风荷载作用下结构计算简图1.2风荷载作用下的位移验算水平荷载作用下框架的层间位移计算：ΔU j=V j/∑D ijV j —第j层的总剪力∆u j —第j层层间位移∑D ij—第j层所有柱抗侧移刚度之和风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算见下表：表2-9风荷载作用下框架楼层层间位移与层高之比的计算由表可知，楼层间最大位移侧移与层高之比为0.000287<1/550=0.00182,本框架最大侧移发生在底层，满足要求。
风荷载计算(GB50009-2012)
1.04 1.03 1.01 1.00 0.98 0.97 0.95 0.94 0.92 0.90 0.89 0.87 0.85 0.83 0.81 0.79 0.77 0.75 0.73 0.71 0.69 0.66 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65 0.65
风荷载计算书(封闭结构)
xx工程
F&A Wind
βz
合计ωk
(-)
(kN/m^2)
StoS Wind
βz
合计ωk
(-)
(kN/m^2)
1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
0.609 0.600 0.592 0.583 0.575 0.566 0.557 0.547 0.538 0.528 0.518 0.508 0.498 0.487 0.476 0.465 0.453 0.441 0.428 0.415 0.402 0.388 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380 0.380
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项目名称
风荷载计算书(封闭结构)
xx工程
表3--
序号
(-) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32
风荷载体型系数取值表
风荷载体型系数取值表1. 引言风荷载是指风对建筑物、结构和设备产生的力和力矩。
在工程设计中，为了保证结构的稳定和安全，需要对风荷载进行合理的计算和评估。
风荷载计算的一个重要参数就是风荷载体型系数。
本文将对风荷载体型系数进行详细的探讨，包括其定义、计算方法和常用取值范围等内容。
同时，还将对常用的结构体型进行分类，并给出相应的风荷载体型系数取值表。
2. 风荷载体型系数的定义风荷载体型系数是指结构所受风荷载与理想平板所受风荷载的比值。
可以用于描述结构对风荷载的敏感程度，是进行风荷载计算的重要参数之一。
风荷载体型系数一般用C表示，计算公式如下：C=F q⋅A其中，C为风荷载体型系数，F为结构所受风荷载，q为单位面积上的风压，A为结构的参考面积。
3. 风荷载体型系数的计算方法风荷载体型系数的计算方法主要取决于结构的形状和结构的风向。
根据结构的形状不同，可以将结构分为不同的体型，并为每种体型给出相应的风荷载体型系数。
常见的结构体型有平面结构、楼板结构、柱、框架结构等。
下面将分别介绍各种体型结构的风荷载体型系数计算方法。
3.1 平面结构平面结构是指在一个平面上分布的结构，如墙体、屋顶等。
对于平面结构，可以根据其高宽比和结构的阻力系数来确定风荷载体型系数。
•当高宽比小于1时，风荷载体型系数为1.2。
•当高宽比大于1时，风荷载体型系数为1.0。
3.2 楼板结构楼板结构是指承载楼板荷载的结构，如楼板、天花板等。
对于楼板结构，风荷载体型系数的计算与楼板所在的楼层高度有关。
•当楼层高度小于10m时，风荷载体型系数为0.8。
•当楼层高度大于10m时，风荷载体型系数为1.0。
3.3 柱柱是指承受竖向载荷的结构，如柱子、支撑柱等。
对于柱的风荷载体型系数的计算，主要取决于柱的高宽比和截面形状。
•当柱的高宽比小于5时，风荷载体型系数为1.0。
•当柱的高宽比大于5时，风荷载体型系数为0.8。
3.4 框架结构框架结构是指由柱和梁组成的结构，如钢结构、混凝土框架等。
建筑结构中的风载体型系数与体型设计
建筑结构中的风载体型系数与体型设计【摘要】建筑结构中风载体形系数对整个建筑的设计形式都有着十分重要的影响，国内外的研究人员也对该因素进行了很长时间的研究，这就足以看出建筑结构中风载体型系数和体型设计对建筑物整体设计的重要性，本文对建筑结构中的风载体型系数与体型设计进行了简要的分析和阐述，以供参考和借鉴。
【关键词】风载体型系数；风洞试验；建筑体型通常风的形成和水平气压梯度力是有着一定的关系的，风吹动的方向是一般是从气压比较高的方向吹到气压比较低的方向，气压在遇到了结构的阻挡作用以后就会形成一个比较高的气压幕。
房屋的外表会受到气流的影响，一般情况下我们将房屋表面所承受的风压和大气气流风压所产生的比值就叫做风载体型系数，土壤主要是对建筑表面在承受风压的情况下压力分布的具体规律，该系数的大小和很多因素都存在着一定的联系，但是最为明显的影响因素就是建筑自身的体形和尺寸，以及地面的粗糙系数，以下笔者就这一问题进行简要的分析和阐述。
1.国内外研究现状1.1数值模拟法在研究的过程中计算风工程方法中最为关键的一个环节就是计算流体动力学，当前支持CFD技术的软件也在不断的发展和创新，这些软件的出现也在很大程度上促进了CFD技术的进步，在应用的过程中，对建筑物四周的风流动过程中需要遵循的动力学方程对其进行求解，然后根据方程计算后所产生的数值建立一个数学模型，这样就可以对建筑物周围的风环境进行模拟和还原，这种方式在应用的过程中可以体现出非常大的优势，首先在建模的过程中不需要花费很长的时间，同时其经济性也相对较好，建模的过程中也形成了相对比较科学的资料，这样也为对象的分析带来了一定的便利，其次是可以建立和建筑物尺寸完全相同的模型，最大程度上还原真实的情况。
最后是在模拟的过程中可以根据自身研究的需要对条件进行变更，同时在建筑的初步设计活动中已经是休闲了很好的应用效果。
国内的一些学者以高层的建筑群作为研究的物质基础，建立了一种新的模型来对其进行研究，对相关的参考数据进行了严格的计算，计算之后又进行了一定的研究和对比。
风荷载体形系数
风荷载体形系数
风荷载体形系数是结构工程中一个重要的参数，用来描述风荷载对不同形状结构的影响程度。
在建筑设计和工程施工中，风荷载是一个不可忽视的因素，因为风力可能会对建筑物产生不同程度的影响，甚至引发倒塌等安全事故。
风荷载体形系数的大小直接影响到结构的抗风性能，因此对其进行准确的评估和计算是非常重要的。
不同形状的结构在受到风荷载作用时，会呈现出不同的阻力特性。
一般来说，具有较大投影面积的结构会受到更大的风荷载，而具有流线形状的结构则可以减小风阻力，降低风荷载的影响。
因此，风荷载体形系数可以理解为一个修正系数，用来考虑结构形状对风荷载的影响。
在工程实践中，为了准确评估风荷载体形系数，通常会进行风洞实验或数值模拟分析。
通过这些手段，可以得到不同形状结构在不同风速下的风荷载系数，进而确定风荷载体形系数的取值范围。
这样一来，设计师在进行建筑设计时就可以根据具体的结构形状和风荷载条件来选择合适的风荷载体形系数，从而保证结构的安全性和稳定性。
除了结构形状之外，风荷载体形系数还受到其他因素的影响，比如结构的表面粗糙度、边缘效应等。
在实际工程中，这些因素也需要被充分考虑，以确保对风荷载体形系数的评估更加准确可靠。
总的来说，风荷载体形系数是一个综合考虑结构形状、风荷载条件和其他因素影响的参数，对于确保建筑结构的安全性和稳定性具有重要意义。
设计师在进行建筑设计时，应该充分了解风荷载体形系数的计算方法和影响因素，合理选择合适的数值，从而保证结构在受到风荷载作用时能够安全可靠地运行。
只有这样，才能确保建筑物在恶劣气候条件下的抗风性能，保障人们的生命财产安全。
风荷载计算方法与步骤
欢迎共阅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（KN/m2）按下式计算：1.1.1基本风压按当地空旷平坦地面上50年一遇按公式 其中的单位为，kN/m 2。
也可以用公式1.1.2 风压高度变化系数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。
规范以粗糙度类别场地确定之后上式前两项为常数，于是计算时变成下式：1.1.3风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面（5）未述事项详见相应规范。
23檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于1.1.4米且高宽比的房屋，以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
且可忽略扭转的结构在高度处的风振系数○1g为○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取；为地面粗糙修正系数，取值如下：为结构第一阶自振频率（Hz）；高层建筑的基本自振周期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），B为房屋宽度（m）。
○3对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，、为系数，按下表取值：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。
为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数，分别按下式计算:B。
建筑结构荷载规定
12层钢筋混凝土住宅和商务大楼，自楼梯间相接 处分裂，东侧楼6层以下全部塌陷，并向东侧倒在 邻房4层楼公寓上。西侧楼5层以下全部倒塌，并 向西倾倒在另一栋大楼上，柱间距介于8米到10米， 且柱子数量偏少。
16层钢筋混凝土住宅大楼。地震时其中一栋倾倒，靠在呈L型平面大楼 上，柱间距7至10米。造成倾倒的原因是底层柱子数量少，间距太大。
五. 总体风载与局部风载 1. 总风荷载为建筑物各个表面上承受风力的 合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常 按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷 载。
W kz z w 0 sB iico i s
2.局部风载：验算外围结构强度、阳台、雨蓬 的飘浮风载。一般取2.0。
六. 风洞试验
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。
风荷载的大小主要和近地风的性质、风 速、风向有关；建筑物所在地的地貌及周围 环境有关；建筑物本身的高度、形状以及表 面状况有关。
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值可按 下式计算： = 0 。
wk 为风荷载标准值
z 为z 高度处的风振系数 s 为风荷载体型系数 z 为风压高度变化系数
wo 为基本风压
风的作用力随建筑物的体形、尺度、表面 状况 而变化。风作用的大小、方向可以通过实测或 风洞试 验得到。规范给出了一般高层建筑的风载体形 系数。
2）群体风压体型系数
对建筑群，尤其是高层建筑群，当房屋 相互间距较近时，由于漩涡的相互干扰， 房屋某些部位的局部风压会显著增大。为 此，《高层规程》规定，当多栋或群集的 高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相 互干扰的群体效应。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。
风荷载计算GB500092012
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62.000
45.000
StoS Wind
(kN/m^2)
0.375 0.317 0.234
StoS Wind
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3、
在高 度
a).
b).
体型系数μ s风，压与高整度体变一化 系μ数z按μz：
GB50009-2012
项目名称
μ
c).
对于高度大于 3对0m结且构高产宽生比顺
15
26.333
16
25.000
17
23.667
18
22.333
19
21.000
20
19.667
21
18.333
22
17.000
23
15.667
24
14.333
25
13.000
26
11.667
27
10.333
28
9.000
29
7.667
30
6.333
31
5.000
32
0.000
项目名称
风荷载计算书(封闭结构)
Bz
kH
a1 x z
1( z ) z
其中： z 10
H 60eH /60 60
H
x 10
B 50eB /50 50 B
1( z )
tan
4
z H
0.7
k=
a1=
d).
高度z处风荷 载综标合准上值述计计算
结果，在高度
风振系数βz= 迎风面体型系 背风面数体μ型s系w= 侧风面数体μ型s系l=
50.3 99.9 148.9 197.1 244.6 291.4 337.4 382.7 427.1 470.8 513.7 555.7 596.9 637.1 676.5 714.9 752.4 788.8 824.3 858.6 891.8 923.9 955.3 986.7 1018.2 1049.6 1081.1 1112.5 1143.9 1175.4 1293.3 1293.3
风荷载体形系数[宝典]
![风荷载体形系数[宝典]](https://img.taocdn.com/s3/m/0bf2eab7294ac850ad02de80d4d8d15abe23001d.png)
风荷载体形系数一、a1b2c3aa：有关脚手架风载体型系数计算的问题：在计算脚手架水平风荷载标准值的时候，需要计算风载体型系数Us我在查阅了多种计算资料后，发现了两种计算方法，但不敢确定，请各位高手、专家给予帮助，在此表示感谢：其中，我在网上查阅了一种计算方法，比如举例来说：脚手架步距1.5m，纵距1.8m，横距0.8m第一种方法：第一步按《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4规定采用，查表得敞开式脚手架的挡风面积为1.5×1.8×0.089＝0.2403m2密目网的挡风系数取0.841，敞开式脚手架挡风系数为0.089，则在脚手架外立杆里侧挂满密目网后，脚手架综合挡风面积为：（1.5×1.8-0.2403）×0.841+0.2403＝2.31m2其综合挡风系数为φ＝2.31/（1.5×1.8）＝0.8556根据规范查表4.2.4 背靠开洞墙、满挂密目网的脚手架风载体形系数为1.3φ，即Us＝1.3φ＝1.3×0.8556＝1.112这是一种计算方法，但我没有查处具体计算过程的依据。
另一种方法是：密目网的挡风系数取φ1＝0.841，敞开式脚手架挡风系数为φ2＝0.089，密目式安全立网封闭脚手架挡风系数φ＝φ1+φ2-φ1×φ2/1.2＝0.841+0.089-0.841×0.089/1.2＝0.8676第二种方法是按照刘群主编、袁必勤为副主编的中国物价出版社出版的《建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算》一书P80的计算，请问哪种比较正确我个人认为第二种比较具有权威性，你呢？？拐子马ΨЖ：第一种计算方法错误，不符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4要求。
第二种计算方法正确，符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》4.2.4要求。
袁必勤是《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的主要起草人，刘群是编委之一。
关于风荷载体型系数取用-2
关于门式刚架单层房屋体型系数的选用，目前国内主要有两种，一种是按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002，一种是按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)。
如何选用这两种规范的体型系数和在结构设计软件PKPM中的具体应用成了结构设计人员必须解决的问题，本文就两种规范体型系数的区别和各自的适用范围通过算例进行验证，并提出笔者的看法。
在《建筑结构荷载规范》(以下简称GB50009)中，7.1.1条明确指出，计算主要承重结构和围护结构时，分别采用7.1.1-1式和7.1.1-2式，体型系数分别采用主体结构体型系数和围护结构的局部风压体型系数。
主体结构体型系数根据7.3.1条取用，而围护结构局部风压体型系数按照7.3.3条规定，考虑边角区的影响和有效受风面积的修正。
在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（以下简称CECS102）中，主体结构和围护结构均采用相同的公式附录A.0.1式。
刚架和围护结构等的体型系数按照表A.0.2中的相应数据。
其中区分端区、中间区、边角区等，同样也有有效受风面积的修正。
GB50009已在我国沿用了50多年，积累了丰富的实际工程经验，它是面对所有结构形式的建筑房屋，因此具有通用性，也是工程设计和软件应用的主要参考依据。
CECS102是参考美国金属房屋制造商协会MBMA的相关试验数据和资料编制的，主要针对门式刚架低矮房屋，已为世界多个国家采用。
CSCE102有其相对较强的针对性，也就有其特定的适用范围，关于风荷载计算适用范围在CECS102附录A.0.2中已有明确表述，对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不大于10度、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数可以按照CECS102附录A的规定进行取用。
此时的风荷载计算结果是比较接近相关的试验数据的，用于工程设计是没有问题的。
而试验分析同时也表明，当柱脚铰接且刚架的L/H大于2.3和柱脚刚接且L/H大于3.0时，按《荷规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩已经偏离试验数据较多，再按此风荷载体型系数取用已经严重不安全。
建筑结构中的风载体型系数及体型设计
风工程的主要研究方法有理论分析 （ 包括数值模拟 ）实验室模拟 、 、 现场实测等 。 Ｊ １ 数值模 拟法 、 理论分析主要是基于概率统计理论的随机振动理论和基于计算流 体 力学 （ ｍ ｕａｏ ａ Ｆｕ ｙ ａ ｉ 简称 Ｃ Ｄ 的计 算风 工程 （ｏ — Ｃ ｐ ｔｉ ｌ ｌ ｄ ｎ ｍｃ ｏ ｔｎ ｉＤ ｓ， Ｆ） Ｃｍ ｐ ｔ ｇＷｉｄＥ ｇｎｅｉｇ 简称 Ｃ ） ｕｉ ｎ ｎ ｉｅｒ ， ｎ ｎ ＷＥＮ种 方法 。近些年来 ， 得益 于电脑 硬件和计 算动力学 的飞速 提高 ， 风荷载数值计 算开始不断 的出现在实 际工程 当中 ， 人们 已经 开始尝试对各种 复杂 建筑的表面风荷 载进行模 拟计算 。 计 算 风工 程 方 法 的核 心 内容 是计 算 流 体 动力 学 （ ｏ ｐ ｔ ｉ ａ Ｃ ｍ ｕ ｔ ｎｌ ａｏ Ｆ ｉ Ｄ ｎ ｍ ｃ） 目 几个 主要的 Ｃ Ｄ ｌ ｄ ｙａ ｉ ， 前 ｕ ｓ Ｆ 商业 软件有 Ｃ Ｘ ＦＤ Ａ 、Ｌ — Ｆ 、 ＩＮ Ｐ Ｆ Ｕ Ｅ Ｔ Ｐ Ｏ Ｎ Ｃ 和 Ｓ Ａ — Ｄ 这些软件的 出现极大地推动 了Ｃ Ｄ Ｎ 、Ｈ Ｅ Ｉ Ｓ Ｔ Ｒ Ｃ ， Ｆ 技术 在实际工程的应用和发展 。在计算机上通过对建筑物周 围风流动所遵 循 的流体 动力学方程进行 数值求解 ， 然后借 助计算机 图形 学技术将模 拟结果形象地描述出来 ， 从而模拟其周围的风场 。它的主要优点在于 ： （） １ 周期快 ；２ 较为经济 ；３ 资料较完备 ， 以全面分析研究对象 ；４ （） （） 可 （） 可 以建立 与建筑物原 型尺 寸相同的计算模 型 ， 可以模拟真 实条件 ；５ （） 可设置不 同的条件进行模 拟 ， 已经成 功地 用于建筑物结 构初 步设计 并 阶 段 。 １ 浙江大学 的张敏 、 楼文娟 等人采用 可实现 的 ｋ 湍流模 型对 四 —ｓ 栋相邻建 筑的风荷扰效应进 行了数值研究 ， 然未考虑多栋 密度较大 仍 建筑群的影响。 从 以上部 分学者 的研究 工作 来看 ， 虽然 风荷载 的数值计算 技术 已 经步入 了实际应用阶段 ， 但是 数值计算 的风荷 载缺少与试验结 果进行 直接的定量直观 比 。 较 来 自武汉大学的张冬兵和梁枢果等人以某高层建筑群作为工程背 景， 采用 ＲＮ ｋ 湍流模型模拟 了建筑 群中超高层建筑 的表面平均风 Ｇ一 压分布及周 围风环境， 计算 了与风洞试验等 雷诺数及增大来 流风速和 模型尺寸 提高雷诺数后 的两类雷诺数工况， 同风洞试验结果 进行 了 并 对 比 １ 拟结果表 明， 等雷诺数 的情况 下， 。模 在 数值模拟与进行 风洞试 验所得到 的超高层建筑表面风压分布较为一致， 其差值不超过 １％； ５ 当 来流风 速与多数建筑 的主轴方 向相互平行 时， 尾流 中旋涡 分布的数值 模拟结果 和试 验相 比相差较 大， 但关于平均风 压分布的模拟 与试 验结 果略显差别。 来 自哈尔滨工业大学的郑朝荣和张耀春对高层建筑风载体型系数 的取值 进行 了模拟 探讨 。郑 和张用计算 流体力学 的软件 Ｆｕｎ 分别 ｌ ｔ ｅ 对相同高度不同高宽 比的高层建筑模型和几组高宽 比相同截面不 同的 模 型的表 面风 压进行数值模 拟 ， 通过分析得 出了一些结论 。郑 和张推 导出节 点 ｉ 的风载体型系数 和总体风载体型系数表达式分别为 ：
风荷载体型系数
风荷载体型系数引言在建筑物的设计过程中，特别是高层建筑和桥梁等结构物的设计过程中，需要考虑风荷载的影响。
风荷载是建筑物承受的外部作用力之一，它对结构的影响必须在设计中合理考虑。
风荷载的计算需要考虑多个因素，其中的一个重要参数是风荷载体型系数。
本文将介绍风荷载体型系数的定义、计算方法以及常见的取值范围。
风荷载体型系数的定义风荷载体型系数是用于计算建筑物或其他结构物所受风荷载的一个重要参数。
它描述了结构物的几何形状对风荷载的影响程度。
体型系数越大，表示结构物的形状越不容易受到风荷载的影响。
通常情况下，风荷载体型系数是通过理论计算或实验测试得出的。
风荷载体型系数的计算方法风荷载体型系数的计算方法与结构物的几何形状密切相关。
不同类型的结构物有不同的计算方法。
以下是常见结构物的风荷载体型系数的计算方法：矩形截面对于矩形截面的结构物，比如建筑物的墙体或柱子，风荷载体型系数可以通过以下公式计算：Cf = L / D其中，Cf是风荷载体型系数，L是结构物的最大特征尺寸（比如长或宽），D 是结构物的高度。
圆柱截面对于圆柱截面的结构物，比如烟囱或柱子，风荷载体型系数可以通过以下公式计算：Cf = 2 * π * R / H其中，Cf是风荷载体型系数，R是结构物的半径，H是结构物的高度。
梯形截面对于梯形截面的结构物，比如桥梁上的横梁，风荷载体型系数可以通过理论计算或实验测试得出。
通常情况下，需要借助计算机模拟或风洞实验来确定梯形截面的风荷载体型系数。
风荷载体型系数的取值范围风荷载体型系数的取值范围取决于结构物的几何形状和其他相关因素。
不同类型的结构物有不同的取值范围。
一般来说，风荷载体型系数的取值范围可以在相关设计规范中找到。
在设计过程中，需要根据具体情况合理选择风荷载体型系数的取值。
结论风荷载体型系数是建筑物或其他结构物设计中重要的参数之一，它描述了结构物的几何形状对风荷载的影响程度。
风荷载体型系数的计算方法和取值范围与结构物的几何形状密切相关。
风压体型系数
风压体型系数风压体型系数（或常称为“体型系数”）是建筑物对外界空气压力的受力响应的量化指标，是反映建筑物受空气压力的结构设计水平的参数，也是建筑物结构承载力的可靠性计算依据之一。
因此，相关标准对风压体型系数的测量和计算规定的十分严格。
一般来说，风压体型系数是指在典型的风荷载作用下，结构单位表面积水平抗压力的能力，即将结构水平面抗压力分解为抗压力与表面积之比，表示为体型系数Kp。
其计算公式为：Kp = P/ S，其中P 为结构水平面抗压力，S为表面积。
一般来说，风压体型系数为正值，通常取0.6～1.2范围之内的正值，此值越大，表明该结构对风荷载作用下的抗压力越大。
从结构稳定性角度说，一般来说，相对狭窄的结构受压力时，其体型系数应比较小，即Kp应不大于0.6，以保证墙体结构的抗震性能；但相对较细长的结构受压时，其体型系数可以大于0.6，甚至可以取1.2，以节约材料和结构重量，从而达到降低结构成本的目的。
但当体型系数超过了正常的范围时，就会有很大的安全隐患，需要采取措施去防范。
例如，在风行状况较差的地区，体型系数须低于0.6；而在风荷载条件较好的地区，体型系数可以适当高于0.6，但也不可过大，必须在1.2以下，以免造成建筑物结构的安全隐患。
体型系数的测量有利于早期发现建筑物结构缺陷，为改善结构质量提供了可靠的依据。
风压体型系数测量技术也发展得很迅速，如新型的便携式风荷载测试仪，可以实时、准确的测量建筑物的空气压力及体型系数，从而诊断建筑物结构的安全性状况。
同时，如何计算建筑结构的体型系数也是很重要的，一般采用统计应力法，即将结构水平抗压力分解为抗压力与表面积之比，最后得出结构的体型系数，以及确定其最佳的体型系数值。
总的来说，体型系数是一个衡量建筑物结构密度和抗压力的重要参数，有利于节约材料、改善结构质量，增强建筑物结构抗震性能，在现今的建筑工程中已被广泛使用。
但是，在实践中，要想使用体型系数正确，此外，还需要结合结构形式、结构厚度及建筑物风环境等因素，进行综合分析，使建筑物结构的体型系数满足设计规范的要求，以达到节约材料、提高质量的目的。
《建筑结构荷载规范》-风荷载计算
60° +1.0 +0.7 -0.4 -0.2 -0.5
15° +1.0 +0.3 +0.4 +0.5 +0.4
60° 30° +1.0 +0.4 +0.3 +0.4 +0.2
60° +1.0 +0.8 -0.3
0
-0.5
15° +1.0 +0.5 +0.7 +0.8 +0.6
90° 30° +1.0 +0.6 +0.8 +0.9 +0.7
表8.2.1 风压高度变化系数 μz
离地面或海
地面粗糙度类别
平面高度
A
B
C
D
(m)
5
1.09
1.00
0.65
0.51
10
1.28
1.00
0.65
0.51
15
1.42
1.13
0.65
0.51
20
1.52
1.23
0.74
0.51
30
1.67
1.39
0.88
0.51
40
1.79
1.52
1.00
0.60
50
33
封闭式
带下沉天窗
18
的
双坡屋面
或拱形屋面
封闭式
带下沉天窗 19
的双跨双坡
或拱形屋面
封闭式
带天窗挡风 20
板
的双跨屋面
封闭式
带天窗挡风 21
板
的双跨屋面
封闭式 22
锯齿形屋面
文件《建筑结构荷载规范》
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）新内容调整部分：新规范于2002年3月1日启用，原规范（GBJ9-87）于2002年12月31日废止；新规范规定必须严格执行的强制性条文共13条，具体分配为：第1章有1条、第3章有3条、第4章有5条、第6章有2条、第7章有2条；楼面活荷载作了一些调整和增项，屋面不上人活荷载也作了一些调整；风、雪荷载由原按30年一遇重新规定为按50年一遇，同时对滁州市的风、雪荷载值也作了一点调整：10米高50年一遇基本风压值为0.35KN/M2，雪压值为0.40KN/M2，雪荷载准永久值系数为0.2，属于第Ⅱ分区；在计算风载时，风压高度变化系数根据地面粗糙度类别来确定：原规范（GBJ9-87）将地面粗糙度类别分为三类（A、B、C）。
随着我国建设事业的蓬勃发展，城市房屋的高度和密度日益增大，因此，对大城市中心地区的粗糙程度也有不同程度的提高，新规范（GB50009-2001）特将地面粗糙度改为四类（A、B、C、D），其中A、B类的有关参数不变，C类指有密集建筑群的城市市区，其粗糙度指数α由0.2改为0.22，梯度风高度HG仍取400m，新增添的D类，是指有密集建筑群且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数α为0.3，梯度风高度HG取450m；专门规定了围护结构构件的风荷载及相关计算；在常用材料和构件的自重之“附表A”中，增设了“建筑墙板”一览表。
强制性条文部分：第1章“总则”之强制性条文：第1.0.5条：规范采用的设计基准期一律为50年；第3章“荷载分类和荷载效应组合”之强制性条文：第3.1.2条：建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值：对永久荷载应采用标准值作为代表值；对可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值；对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。
第3.2.3条：对于基本组合，荷载效应组合的设计值应从以下两种组合值中取最不利值中确定：①由可变荷载效应控制的组合；②由永久荷载效应控制的组合；第3.2.5条：基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：永久荷载的分项系数：当其效应对结构不利时；——对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2；——对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35；当其效应对结构有利时；——一般情况下，应取1.0；——对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9；可变荷载的分项系数：——一般情况下，应取1.4；——对标准值大于4. 0KN/M2的工业房屋楼面结构的活荷载，应取1.3；第4章“楼面和屋面活荷载”之强制性条文：第4.1.1条：民用建筑楼面均布活荷载的标准值及其组合值、频遇值和永久值系数应按表4.1.1的规定采用（摘录）：住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园，楼面均布活荷载的标准值取2.0 KN/M2；教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室，楼面均布活荷载的标准值取2. 0KN/M2；食堂、餐厅、一般资料档案室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台，楼面均布活荷载的标准值取3.0KN/M2；一般的厨房，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；餐厅的厨房，楼面均布活荷载的标准值取4.0KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；其他民用建筑的浴室，厕所、盥洗室，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；住宅、宿舍、旅馆、医院病房、托儿所、幼儿园的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.0KN/M2；办公楼、教室、餐厅、医院门诊部的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；消防疏散楼梯和其他民用建筑的走廊，门厅、楼梯，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；对于预制楼梯踏步平板，尚应按1.5KN集中荷载验算；一般情况下的阳台，楼面均布活荷载的标准值取2.5KN/M2；当人群有可能密集时，楼面均布活荷载的标准值取3.5KN/M2；第4.1.2条：设计楼面梁、墙、柱及基础时，第4.1.1条中的楼面均布活荷载的标准值在下列情况下应乘以规定的折减系数：设计楼面梁时的折减系数：——当住宅、宿舍、旅馆、办公楼、医院病房、托儿所、幼儿园的楼面梁从属面积超过25m2时，应取0.9；——当教室、试验室、阅览室、会议室、医院门诊室、食堂、餐厅、一般资料档案室、礼堂、剧场、影院、有固定座位的看台等的楼面梁从属面积超过50m2时，应取0.9；设计墙、柱及基础时的折减系数，参见下表：活荷载按楼层的折减系数墙、柱及基础计算截面以上的层数 1 2~3 4~5 6~8 9~20 ＞20计算截面以上各楼层活荷载总和的折减系数 1.00 (0.90) 0.85 0.70 0.65 0.60 0.55注：当楼面梁的从属面积超过25m2时，应采用括号内的系数。
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建筑结构中的风载体型系数与体型设计
【摘要】建筑结构中风载体形系数对整个建筑的设计形式都有着十分重要的影响，国内外的研究人员也对该因素进行了很长时间的研究，这就足以看出建筑结构中风载体型系数和体型设计对建筑物整体设计的重要性，本文对建筑结构中的风载体型系数与体型设计进行了简要的分析和阐述，以供参考和借鉴。
【关键词】风载体型系数；风洞试验；建筑体型
通常风的形成和水平气压梯度力是有着一定的关系的，风吹动的方向是一般是从气压比较高的方向吹到气压比较低的方向，气压在遇到了结构的阻挡作用以后就会形成一个比较高的气压幕。
房屋的外表会受到气流的影响，一般情况下我们将房屋表面所承受的风压和大气气流风压所产生的比值就叫做风载体型系数，土壤主要是对建筑表面在承受风压的情况下压力分布的具体规律，该系数的大小和很多因素都存在着一定的联系，但是最为明显的影响因素就是建筑自身的体形和尺寸，以及地面的粗糙系数，以下笔者就这一问题进行简要的分析和阐述。
1.国内外研究现状
1.1数值模拟法
在研究的过程中计算风工程方法中最为关键的一个环节就是计算流体动力学，当前支持CFD技术的软件也在不断的发展和创新，这些软件的出现也在很大程度上促进了CFD技术的进步，在应用的过程中，对建筑物四周的风流动过程中需要遵循的动力学方程对其进行求解，然后根据方程计算后所产生的数值建立一个数学模型，这样就可以对建筑物周围的风环境进行模拟和还原，这种方式在应用的过程中可以体现出非常大的优势，首先在建模的过程中不需要花费很长的时间，同时其经济性也相对较好，建模的过程中也形成了相对比较科学的资料，这样也为对象的分析带来了一定的便利，其次是可以建立和建筑物尺寸完全相同的模型，最大程度上还原真实的情况。
最后是在模拟的过程中可以根据自身研究的需要对条件进行变更，同时在建筑的初步设计活动中已经是休闲了很好的应用效果。
国内的一些学者以高层的建筑群作为研究的物质基础，建立了一种新的模型来对其进行研究，对相关的参考数据进行了严格的计算，计算之后又进行了一定的研究和对比。
模拟的最终结果表明，在雷诺数相等的情况下实验过程和实际的真实情况相差并不是很大，，如果在来流的风速和建筑的主轴方向呈现平行关系的时候，尾流中的旋流回涡数值和实验中的数值由比较大的差异，但是在平均风压的分布情况上来看，差别并不明显。
1.2风洞试验模拟法
目前对风工程的研究最常使用的就是实验室模拟，风洞试验在这一研究工作
中发挥着十分重要的作用。
这一试验方法可以非常有效的对工程结构的体形系数和风洞荷载进行详细的分析，在经过分析之后还要对其采取方便、安全、有效的设计方案。
风洞试验在应用的过程中也可以体现出非常大的优势。
在进行试验的过程中可以对试验的方法和条件进行人为的控制，同时在该试验当中所呈现的相关数据都是比较真实可靠的，该试验还真实的被应用在了工程实例中，同时也取得了比较好的效果，当然风洞试验也存在着一定的不足，在试验的过程中需要有大量的资金支持，同时完成试验也需要较长的时间。
1.3现场实测方法
这种方法是风工程研究当中最为直观也最为有效的一种方法，但是这种方法在建筑施工之前是无法应用的，所以在建筑设计的过程中，这种方法不能给设计人员提供一定的参考和借鉴，这种方法虽然可以最为直接的对风工程进行研究。
但是其在实施的过程中需要有大量的人力、物力和财力的支持，所以也很少应用在研究工作当中。
在研究的过程中将数值模拟和实验室模拟进行有机的结合可以使得整个风洞试验更具可靠性，同时还减少了成本，使得整个设计方案都得到了优化。
2.高层建筑体型设计与风载的关系
高层建筑的结构设计中往往水平荷载起决定性作用，随着建筑层数的增多与高度的增加，风荷载与地震作用更加成为结构设计的控制因素。
而风荷载的强弱既取决于其自然特性，又与建筑的体型特征密切相关。
2.1高层建筑结构特征分析
在高层或超高层建筑设计中，首先应当考虑的是侧向刚度，而水平位移指标，即建筑顶端最大位移与建筑总高度之比，能准确判断建筑侧向刚度的参数，所以设计中严格规定了建立水平位移指标的限值。
高层建筑所受风荷载呈倒三角形分布，其剪力则为正三角形分布，因此，其结构刚度宜为上小下大渐变分布。
2.2风效应
风的自然特性、结构动力特性以及风和结构间的相互作用会制约风对结构的影响，从工程抗风设计的角度来看，可分别考虑脉动风和自然风对结构的影响。
在风作用下结构上的风力含有顺风力、横风力和扭力矩三种。
顺风力是必须要考虑的效应，一般情况下起主导作用。
横风力及共振是在横风力作用下，在空气的流速和粘性影响下使结构尾部产生流体旋涡脱落。
风速达到某一临界值时，结构运动无限制地增大将导致空气动力失稳。
2.3建筑体型与风作用
不同体型的高层建筑及布局方式对气流的阻挡，将影响到风的流向、流速和流场，从而又影响着建筑的风荷载。
设计人员在设计过程中应使体型组合合理，
从而减小风效应的不良影响。
2.4高层建筑体型设计方法
建筑体型设计可从平面形状和竖向型体两方面考虑，同时考虑平面与竖向的组合关系，通过合理的建筑体型有效减小风荷载对建筑的不利影响：
2.4.1平面设计
（1）高层建筑抗风设计的优选平面为流线形平面。
（2）正多边平面可为高层建筑抗风设计的常用平面。
对于平面转角尤其是具有锐角的三角形时，可采用切角处理以减小应力集中现象和角落效应。
（3）对于复杂平面来说，此时，平面设计的重点是结合风向控制平面突出长度并选择有利于减小体型系数的朝向。
2.4.2型体设计
（1）选择锥状型体，同时，高层建筑外柱倾斜可以增大抗推刚度，从而产生反向水平分力，可使侧移减少10%-50%。
（2）高层建筑的长度L、宽度B、高度H之间有合理的比例：H/B宜为3～4不大于6，L/B宜为2～3，不大于4。
2.4.3刚度设计
（1）高层建筑的刚度宜为下大上小的渐变分布，可以通过内部抗侧结构的刚度分布和建筑体型来实现。
台体或锥体的体型所提供的刚度分布自身就满足要求。
而柱体建筑由于体型分布均匀，可通过改变内部抗侧构件的截面尺寸来满足要求。
（2）并联高层楼群可将单体高层建筑顶部连为并联高楼群，其顶点的侧移大约可减少到独立悬臂结构的1/4。
2.4.4泄风设计
高度和长度都较大的建筑，尤其是弧形或折线形平面且凹向迎风时，极有可能发生流体旋涡脱落的现象。
可利用设备层或结合中庭透空进行楼身泄风，在楼身的合理高度位置增设泄风开口。
也可在高层底部设置裙房或挑棚等，减弱下沉涡流对地面的不利影响。
同时可以利用高层建筑泄风开口或建筑群间各种局部强风效应，设计风力发电系统，变不利为有利。
3.结语
风荷载对于高层建筑或结构来说有着重要影响。
（下转第178页）（上接第98页）同时，风荷载的作用与高层建筑的体型紧密相连，通过科学合理的建筑体型选择与设计，不仅能使高层建筑结构更加安全可靠，而且能极大的改善建筑自身及周边的环境。
当前我国对于高层建筑体型系数的研究，无论是体型类别或是试验的细致程度，与高层建筑的快速发展都有差距。
我国的风荷载规范与先进国家相比还存在差距，还有许多研究和应用的问题值得关注。
[科]
【参考文献】
[1]张冬兵，梁枢果，陈寅，邹垚.高层建筑风场的数值模拟和风洞试验结果比较[J].武汉理工大学学报，2011（04）.
[2]王敏，霍小平.风荷载与高层建筑体型设计浅析[J].工程建设与设计，2010（10）.
[3]张敏，楼文娟，何鸽俊，沈国辉，陈水福.群体高层建筑风荷载干扰效应的数值研究[J].工程力学，2008（01）.。