5 风荷载计算

5 风荷载计算

5.1 风荷载标准值

主体结构计算时，为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和楼面梁处的等效集中荷载替代，垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式5-1计算。

0k z s z ωβμμω⋅⋅⋅= （5-1）

式中：k ω——风荷载标准值；

s μ——风荷载体型系数；

z μ——风压高度变化系数；

0ω——基本风压值，本设计中的基本风压取30.00=ω； z β——高度z 处的风振系数；

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第8.2.1条规定：地面粗糙度可分为四类：A 类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；C 类指有密集建筑群的城市市区；D 类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。本设计中地面粗糙度取C 类。

高度z 处的风振系数z β的计算式见公式5-2。

1z

z z ξνϕβμ=+

（5-2）

ξ——脉动增大系数；

ν——脉动影响系数；

z ϕ——振型系数；

z μ——风压高度变化系数。

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第8.3节可知：对于框架结构的基本自振周期可以近似按照()10.08~0.10T n n =（n 为建筑层数）估算，应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响,本设计中自振周期取10.090.0960.54T n s ==⨯=，经过计算，

2

1200.300.54=0.087T ω=⨯。风载体型系数由《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）

第8.3节续表8.3.1可以查得：8.0=s μ（迎风面）和5.0-=s μ（背风面）。

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第8.4.1条规定：当结构基本自振周期s T 25.0≥时，以及对于高度超过30m 且高宽比大于1. 5 的高柔房屋，由风引起的结构振动比较明显，而且随着结构自振周期的增长，风振也随之增强。因此在设计中应考虑风振的影响，而且原则上还应考虑多个振型的影响。

由于本工程总高度为23.00m ，自振周期虽已超过0.25s ,但不属于高耸结构和大跨度

结构，所以根据荷载规范8.4.1，本工程不考虑顺风向风振的影响。即本工程在高度z 处的风振系数z β近似取 1.00z β=。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第4.2.3计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数s μ可按下列规定采用： 1、圆形平面建筑取0.8；

2、正多边形及截角三角形平面建筑，由公式6-3计算：

n s /2.18.0+=μ （5-3）

式中：n ——为多边形的边数

3、高宽比B H /不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。

本设计中447.16.15/0.23/<==m m B H ，所以按第3条取值，3.1=s μ。 根据高层建筑的脉动影响系数表可知：447.16.15/0.23/<==m m B H ，房屋总高度小于30m ，脉动影响系数0.45ν=。

z z z s z k μμωμμβω39.030.03.10.10=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=

根据《建筑结构荷载规范》（GB50009—2012）第8.2.1条中的表8.2.1的风压高度变化系数z μ，对于相邻高度之间的按线性内插法取值，代入上式可得各楼层标高处的k ω。

21/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω；22/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω；

23/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω；24/25.065.039.039.0m kN z =⨯==μω； 25/26.067.039.039.0m kN z =⨯==μω；26/28.072.039.039.0m kN z =⨯==μω。

按静力等效原理将沿高度方向的均布荷载折算为集中荷载：其中各层计算范围取上层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。而底层的计算高度应从室外地面开始取，即为3.45m 。

kN m m m m kN S F 02.342.12300.45/28.02666=⎪⎭

⎫ ⎝⎛+⨯⨯=⋅=ω；

kN m m m kN S F 10.35300.45/26.02555=⨯⨯=⋅=ω；

kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02444=⨯⨯=⋅=ω；

kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02333=⨯⨯=⋅=ω；

kN m m m kN S F 75.33300.45/25.02222=⨯⨯=⋅=ω； kN m m kN S F 28.36245.3300.45/25.02111=⎪⎭

⎫

⎝⎛+⨯⨯=⋅=ω。

将各层的集中力分别沿高度方向向下叠加，则有：

kN F F 02.3466=='

；

kN kN kN F F F 12.6910.3502.34565=+=+'

='； kN kN kN F F F 87.10275.3312.69454=+=+'='

kN kN kN F F F 62.13675.3387.102343=+=+'='

；

kN kN kN F F F 37.17075.3362.136232=+=+'

='； kN kN kN F F F 65.20628.3637.170131=+=+'

='。

房屋沿高度方向的分布图，如图5-1。

图5-1房屋沿高度方向的分布图

5.2 柱的抗侧刚度D 值

柱的侧移刚度D 值可根据公式5-4进行计算：

212h i αD c

c ⋅

=

（5-4）

式中：c α——框架柱侧移刚度修正系数，根据不同的情况按表3-4计算，其中K 表示梁、柱线刚度比。

c i ——柱的线刚度；

h ——框架柱的计算跨度；

按照上述公式5-4，可计算出各柱的侧移刚度，将计算单元范围内所有柱的D 值相加，即为该层框架的总侧移刚度

∑i

D 。