风荷载计算算例.doc

3.6. 风荷载计算

根据《建筑结构荷载规范》（ GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为：

w

kz u

s

u

z 0 （ 8.1.1-1）

u s——体型系数

u z——风压高度变化系数

z——风振系数

0——基本风压

w k——风荷载标准值

体型系数 u s根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》表7.3.1 确定。本项目建筑平面为规则的矩形，查表8.3.1 项次30，迎风面体型系数0.8（压风指向建筑物内侧），背风面-0.5（吸风指向建筑外侧面），侧风面-0.7（吸风指向建筑外侧面）。

风压高度变化系数 u z根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按

照规范表 8.2.1 确定。本工程结构顶端高度为 3.0x30+0.6=90.6米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范 8.2.1 条地面粗糙度为 B 类。

由表 8.2.1 高度 90 米和 100 米处的 B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为1.93 和 2.00。

则 90.6 米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：

u z 90.6 90

(2.00 1.93) 1.93 1.9342

100 90

对于高度大于 30m 且高宽比大于 1.5 的房屋，以及基本自振周期 T1 大于 0.25s 的各种高耸结构， 应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。 本工程

30 层钢结构建筑。 基本周期估算为 T 1= 0.10~0.15 n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对

结构顺风向风振的影响，并由下式计算：

Z 1 2gI 10 B z

1 R 2

（8.4.3）

式中：

g ——峰值因子，可取 2.5

I 10 ——10m 高度名义湍流强度，对应 ABC 和 D 类地面粗糙，可分别取 0.12、0.14、

0.23 和 0.39；

R ——脉动风荷载的共振分量因子

B z ——脉动风荷载的背景分量因子

脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：

R

x 12

6

(1 x 2 )4/3

1

1

（8.4.4-1）

x 1

30 f 1 , x 1 5

k w 0

（ 8.4.4-2）

式中：

f 1 ——结构第 1 阶自振频率（ Hz ）

k ——地面粗糙度修正系数，对应

、 、 C 和 D 类地面粗糙，可分别取

、 w

A B

1.28

1.0、0.54 和 0.26；

1 ——结构阻尼比， 对钢结构可取 0.01，对有填充墙的钢结构房屋可取

0.02，对

钢筋混凝土及砌体结构可取 0.05，对其他结构可根据工程经验确定。

经过 etabs 软件分析，结构自振周期

f 1 4.67s

30 f1 30 4.67 x1

1.0 208.85

k w 0 0.45

x2 208.852

R 1 0.862

(1 x12 ) 4/3 6 0.02 (1 208.852 )4/3

6 1

脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

B z kH 1x z 1 ( z)

（8.4.5）z

式中：

1 (z)——结构第1 阶振型系数

H ——结构总高度（m），对应A、B、C和D类地面粗糙度，H的取值分别不能大于 300m、 350m、450m 和 550m；

x——脉动风荷载水平方向相关系数；

z——脉动风荷载竖向方向相关系数；

k

、1——系数，按表 8.4.5-1 取值。

脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定：

（ 1）竖直方向的相关系数可按下式计算：

10 H 60e H / 60 60

z H （8.4.6-1）

式中：

H ——结构总高度（m）；对应A、B、C和D类地面粗糙度，H的取值分别不应

大于 300m 、 350m 、450m 和 550m ；

（ 2） 水平方向相关系数可按下式计算：

10 B 50e B /50

50

x

（8.4.6-2）

B

式中：

B —— 结构迎风面宽度（ m ）， B 2H 。

10 90.6 60e

x

90.6

10 23.4 50e

z

23.4

90.6/ 60

23.4/50

60

50

0.731

0.928

B z kH 1

x z

1 (z)

0.670 90.60.187

0.731 0.928

1.0

0.546

z

1.9342

振型系数

1( z) 应根据结构动力计算确定，对外形、质量、刚度沿高度按连

续规律变化的悬臂型高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑， 振型系数可根据相

对高度 z/H 按照规范附录 G 确定。

本工程风荷载计算不分段，认为风荷载沿竖向倒三角形分布，沿结构竖向只需

计算顶点风压，本结构质量刚度沿竖向分布比较均匀，其第一振型的参与对风压脉动的影响起着主要的决定性作用，所以，对顺风向响应仅考虑第 1 振型的影响。计算顶点的振型系数为z/H=1.0，则1(z) 1.0

Z 1 2 2.5 0.14 0.546 1 0.862

2 1.51

w u u

0 1.51 (0.8 0.5) 1.9342 0.45 1.709 k N/m 2

k z s z

由此，确定了该结构顶点风荷载标准值为 1.709kN/m 2，地面风荷载为 0，风荷载按照倒三角形分布，可将风荷载简化为集中荷载分布于楼层处，由风荷载的分布形式和大小可以计算得到分布于每个楼层处的风荷载大小。

结构顶层风荷载为：