风荷载计算

参考规范：

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 一般情况下的风荷载：

风荷载标准值 《荷载规范》8.1.1、《高规》4.2.1 wk??z?s?zw0 （1）该风荷载标准值的计算公式适用于计算主要承重（主体）结构的风荷载； （2）所求的风荷载标准值为顺风向的风荷载； （3）风荷载垂直于建筑物的表面； （4）风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积； （5）适用于计算高层建筑的任意高度处的风荷载。 基本风压 《荷载规范》3.2.5第2款 对雪荷载和风荷载，应取重现期为设计使用年限…… 《荷载规范》8.1.2 基本风压应采用按本规范规定的方法确定的50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/㎡。 《荷载规范》E.5 《高规》4.2.2 ……对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。 （条文说明）……一般情况下，对于房屋高度大于60m的高层建筑，承载力设计时风荷载计算可按基本风压的1.1倍采用…… 《烟规》5.2.1 ……基本风压不得小于0.35kN/㎡。对于安全等级为一级的烟囱，基本风压应按100年一遇的风压采用。 《荷载规范》8.2.1 地面粗糙度 A类 近海海面和海岛、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 C类 密集建筑群的城市市区 D类 密集建筑群且房屋较高的城市市区 《荷载规范》表8.2.1 对墙、柱的风压高度变化系数，均按墙顶、柱顶离地面距离作为计算高度z，查表用插入法确定。 风压体型系数 《荷载规范》8.3.1 围墙：按第32项，取1.3 《高规》4.2.3 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，由下列计算：?s?0.8?1.2/n 3 高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3； 4 下列建筑取1.4： 1）V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑； 2）L形、槽形和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑； 风压高度变化系数 3）高宽比H/B大于4，长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。 《高规》B.0.1 顺风向风振和风振系数 《荷载规范》8.4.1 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。 《荷载规范》8.4.3 对于一般竖向悬臂型结构，例如高层建筑和构架、塔架、烟囱等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响，……z高度处的风振系数βz可按下式计2算：?z?1?2gI10Bz1?R g—峰值因子，可取2.5； I10—10m高度名义湍流强度，对应A、B、C和D类地面粗糙度，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； Bz—脉动风荷载的背景分量因子。 脉动风荷载的《荷载规范》8.4.4 共振分量因子 2R??x130f1x?,x1?56?1?1?x12?4/3，1kww0 ?1—结构第1阶自振频率(Hz)； kw—地面粗糙度修正系数，对A类、B类、C类和D类地面粗糙度分别取1.28、1.0、0.54和0.26； ζ1—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。 脉动风荷载的《荷载规范》8.4.5第1款 背景分量因子 对体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑和高耸结构，可按下式计算： Bz?kHa1?x?z?1?z??z（8.4.5） Φ1(z)—结构第1阶振型系数；（《荷载规范》8.4.7：……根据相对高度z/H按附录G确定） H—结构总高度(m)，对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； ρx—脉动风荷载水平方向相关系数； ρz—脉动风荷载竖直方向相关系数； k、α1—系数，按表8.4.5-1取值。 《荷载规范》8.4.5第2款 对迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化的高耸结构，式（8.4.5）计算的背景分量因子BZ应乘以修正系数θB和θV。 脉动风荷载的《荷载规范》8.4.6 空间相关系数 10H?60e?H/60?601 竖直方向的相关系数：?z? H10B?50e?B/60?502 水平方向的相关系数：?x? BB—结构迎风面宽度（m），B≤2H。 3 对迎风面宽度较小的高耸结构，水平方向相关系数可取ρx=1。 横风向风振 《荷载规范》8.5.1 对于横风向风振作用效应明显的高层建筑以及细长圆形截面构筑物，宜考虑横向风振的影响。 （条文说明）一般而言，建筑高度超过150m或高宽比大于5的高层建筑可出现较为明显的横风向风振效应……细长圆形截面构筑物一般指高度超过30m高宽比大于4的构筑物。 《荷载规范》8.5.3 对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风振的校核。 亚临界微风共振 Re＜3×105 且νH＞νcr 超临界范围风振（可不做处理） 3×105≤Re＜3.5×106 跨临界强风共振 Re≥3.5×106 且1.2×νH＞νcr 雷诺数Re?69000vD ν—计算所用风速，可取临界风速值； D—结构截面直径(m)，当结构的截面沿高度缩小时（倾斜度不大于0.02），可近似取2/3结构高度处的直径。 临界风速vcr?D2000?H?0，结构顶部风速vH? TiSt?Ti—结构第i振型的自振周期，验算亚临界微风共振时取基本自振周期T1； St—斯托洛哈数，对圆截面结构取0.2； μH—结构顶部风压高度变化系数； ω0—基本风压(kN/m2)； ρ—空气密度(kg/m3)。 《烟规》5.2.4 当坡度≤2%时，对于钢筋混凝土烟囱、钢烟囱（不含塔架式钢烟囱）应……验算横风向风振影响。……判断烟囱可能出现跨临界强风共振时，对第1振型横风向风振，当烟囱顶端设计风压值ωh满足(5.2.4-1)式时，烟囱承载能力极限状态仍由顺风向设计风压控制。 ?h??cr1风荷载计算 0.04?122??h2，??vcr1 cr11600（1）根据《荷载规范》8.2.1，确定地面粗糙度 （2）查《荷载规范》表8.2.1，得风压高度变化系数μz （3）查《荷载规范》表8.3.1，得体型系数μs （4）根据《荷载规范》8.4.1，判断是否考虑风振系数βz （5）根据《荷载规范》式8.1.1-1，得平均风荷载标准值?k??z?s?z?0

特殊情况下的风荷载： 风荷载的群楼效应 《荷载规范》8.3.2 当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰效应；一般可将单独建筑物的体型系数μs乘以相互干扰系数。…… 1 对矩形平面高层建筑，当单个施扰建筑与受扰建筑高度相近时，根据施扰建筑的位置，对顺风向风荷载可在1.00~1.10范围内选取，对横风向风荷载可在1.00~1.20范围内选取； 《高规》3.2.7 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。 《荷载规范》8.2.2 对于山区的建筑物，风压高度变化系数除可按平坦地面的粗糙度类别由本规范表8.2.1确定外，还应考虑地形条件的修正…… 1 对于山峰和山坡 （1）顶部B处的修正系数： 山区的风荷载 ?z????B??1??tana?1??? 2.5H????tanα—山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tanα大于0.3时，取0.3； κ—系数，对山峰取2.2，对山坡取1.4； H—山顶或山坡全高； z—建筑物计算位置离建筑物地面的高度(m)；当z＞2.5H时，取z=2.5H。 （2）其他部位的修正系数，可按图8.2.2所示，取A、C处的修正系数ηA、ηB为1，AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。 2 对于山间盆地、谷地等闭塞地形，η可在0.75~0.85选取。 3 对于与风向一致的谷口、山口，η可在1.20~1.50选取。 远海海面和海岛的风荷载 《荷载规范》8.2.3 对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数可按A类粗糙度类别，由表8.2.1确定外，还应考虑表8.2.3中给出的修正系数。 距海岸距离(km) ＜40 40~60 60~100 2η 1.0 1.0~1.1 1.1~1.2

围护结构的风荷载：

风荷载标准值 《荷载规范》8.1.1第2款 wk??gz?s1?zw0（式8.1.1-2） βgz—高度z处的阵风系数； μs1—风荷载局部体系系数。 局部体型系数 《荷载规范》8.3.3 1 封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3的规定采用； 2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0； 3 其他房屋和构筑物可按本规范第8.1.1条规定体型系数的1.25倍取值。 《高规》3.2.9 檐口、雨篷、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载时，风荷载体型系数μs不宜小于2.0。 风荷载计算 （6）根据《荷载规范》8.2.1，确定地面粗糙度 （7）查《荷载规范》表8.2.1，得风压高度变化系数μz （8）查《荷载规范》表8.6.1，得阵风系数βgz （9）根据《荷载规范》8.3.3，得局部体型系数μs1 （5）根据《荷载规范》式8.1.1-2，得平均风荷载标准值?k??gz?s1?z?0

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