风荷载的类型及其作用位置

风荷载标准值应按照以下公式计算

其中 W0 —— 基本风压(kN/m2)，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表D.4的规定采用：W0 = 0.450

Uz —— 风荷载高度变化系数，按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)附录表7.2.1的规定采用：Uz = 1.250 Us —— 风荷载体型系数：Us = 0.600

经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7×0.450×1.250×0.600 = 0.236kN/m2。

考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 0.85×1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向压力N=1.2×3.129+0.85×1.4×4.500=9.110kN

不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ

经过计算得到，底部立杆的最大轴向

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

风荷载标准值

关于风荷载计算

风荷载是高层建筑主要侧向荷载之一，结构抗风分析（包括荷载，内力，位移，加速度等）是高层建筑设计计算的重要因素。

脉动风和稳定风

风荷载在建筑物表面是不均匀的，它具有静力作用（长周期哦部分）和动力作用（短周期部分）的双重特点，静力作用成为稳定风，动力部分就是我们经常接触的脉动风。脉动风的作用就是引起高层建筑的振动（简称风振）。

以顺风向这一单一角度来分析风载，我们又常常称静力稳定风为平均风，称动力脉动风为阵风。平均风对结构的作用相当于静力，只要知道平均风的数值，就可以按结构力学的方法来计算构件内力。阵风对结构的作用是动力的，结构在脉动风的作用下将产生风振。

注意：不管在何种风向下，只要是在结构计算风荷载的理论当中，脉动风一定是一种随机荷载，所以分析脉动风对结构的动力作用，不能采用一般确定性的结构动力分析方法，而应以随机振动理论和概率统计法为依据。

从风振的性质看顺风向和横风向风力

顺风向风力分为平均风和阵风。平均风相当于静力，不引起振动。阵风相当于动力，引起振动但是引起的是一种随机振动。也就是说顺风向风力除了静风就是脉动风，根本就没有周期性风力会引起周期性风振，绝对没有，起码从结构计算风载的理论上

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：

wk??zusuz?0 （8.1.1-1）

us——体型系数 uz——风压高度变化系数

?z——风振系数 ?0——基本风压

wk——风荷载标准值

体型系数us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uz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。

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：

uz?90.6?90(2.00?1.93)?1.93?1.9342

100?90

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

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

风荷载计算参考示例

在横向风荷载计算中，通常只取一榀框架进行计算，所以取轴横向框架进行计算。在此计算中，地面粗糙类型为B类，基本风压为0.35kN/m2。 1. 风荷载标准值的计算

风荷载标准值计算公式:Wk=βzμsμzw0 2. 确定各系数的值

因结构高度H=27.5m<30m,高宽比H/B=27.5/17.6＞1.5,则风振系数 由公式?z?1??z???z计算确定。

结构的基本周期T＝0.08n＝0.08×7＝0.56s,w0T2=0.11kNs2/m3, 查表，由内插法得，脉动增大系数ξ=1.24,脉动影响系数ν=0.47, 基本振型z高度处振型系数φz=z/H, 风压高度变化系数μz可根据各搂层标高处的高度Hi,查表由内插法得到μz值，具体结果见表1。整体结构近似为矩形，H/B=27.5/17.6=1.5625＜4，取μs=1.3. 3. 计算各楼层标高处的风荷载q (z)

基本风压为w0=0.35kN/m2,图中 轴横向框架梁,其负载宽度为3.9米。由式可算得沿房屋高度的风荷载标准值: q(z)=3.9×0.35×βz×μs×μz

根据各楼层高度Hi,查得μz代入上式可得各楼层标高处q(z)见表5-9,其中q1(z)为迎风面，μs=0.8，q2(z)为背风面，μs=-0.5。

表1 风荷载标准值计算

层 Hi μz φz βz q

解析风荷载的几个重要概念

风是典型的、随机的动荷载与作用,是结构设计中必然考虑的因素.

设计主导风向

风的方向也是复杂多变的,随机性的.

在风荷载的测算与表达过程中,通常以风玫瑰图表示风向的分布规律——表示某一地区的全年冬季、夏季的风向的分布状况.图中虚线表示该地区冬季风向的分布规律,可以看出,西北风为主导风向；实线表示该地区夏季风向的分布规律,可以看出,东南风为主导风向.

在设计中,以标准风荷载——基本风压与风玫瑰图的主导风向为该地区的设计标准.

基本风压

基本风压是指某一地区,风力在迎风表面产生作用的标准值,是某一地区风荷载的基本参数.

我国规范对某一地区的基本风压按以下标准确定：选择平坦空旷的,能反映本地区较大范围内的气象特点,并避免局部地形和环境影响的地面区域,在距地面10米高处,年最大风速发生时10分钟内的风速平均值所形成的,并考虑该风速的历史重现期（30年为标准期限）而确定的迎风面风力作用.

分别以30年和50年为风力重现期,所测得的风力统计结果,其保证率（可靠度）为96.7%和98%.

基本风压表示的是一个地区风力的基本状态,是在诸多限制条件下测算出来的,在实际工程中,建筑物的具体位置的具体风压,需要经过相应的调整才能得到.

形体与风的作用

通常情况下

第一章绪论

１．１．２大跨度屋盖结构给风工程研究带来的严峻课题

尽管工程界对结构风荷载的研究达到了非常高的重视，风灾仍然发生的频率很高、次生的灾难很大、带来的影响范围非常广泛。表】１所列的是１９５０～１９９９年全球（特火型）重大自然灾害统计数据，可以看到风灾是自然灾害中影响最大的一种，给人类带来了巨大的生命和财产威胁。

表１１１９５０至１９９９年全球（特大型）重大自然灾害统计数据灾难种类地震风灾洪水其他台计灾难次数（次）６８８９６３１４２３４

死亡人数（百万人）Ｏ，６６０．６３０．１Ｏ．Ｏｌ】．４

经济损失（亿美元）３３６０２６８８２８８０６７２９６００

保险损失（亿美元）２５４６８７８５８４１１１０

在风灾肆虐的同时，人类用勤劳和智慧不断地发展现代文明。大跨度屋盖结构由于建筑美学的提升和能够提供宽大的空闻等优势被广泛应用到重要的公共建筑中。图１．１为２００２年韩日世界杯足球赛中的部分体育场建筑，可以看到悬臂挑篷凭借其风格明快的建筑外形、结构轻盈材料节省的优势在大跨度屋盖结构中占有重要地位。在建筑形式上的特征使得悬臂挑篷柔度较大并且阻尼较小，这样的结构形式由于基频和风的卓越频率接近，必然对风荷载十分敏感。

（ａ）韩国水原世界杯露天体育场（ｂ）韩国西归浦济州体

等效静力风荷载的物理意义

从风洞试验获取屋面风荷载气动力信息，到得到结构的风振响应整个过程来看，计算过程中涉及到风洞试验和随机振动分析等复杂过程，不易为工程设计人员所掌握，因此迫切需要研究简便的建筑结构抗风设计方法。等效静力风荷载理论就是在这一背景下提出的。其基本思想是将脉动风的动力效应以其等效的静力形式表达出来，从而将复杂的动力分析问题转化为易于被设计人员所接受的静力分析问题。等效静力风荷载是联系风工程研究和结构设计的纽带[3]，是结构抗风设计理论的核心内容，近年来一直是结构风工程师研究的热点之一。

等效静力风荷载的物理意义可以用单自由度体系的简谐振动来说明[45, 108]。

x(t)kP(t)c 图1.3 气动力作用下的单自由度体系

对如图1.3的单自由度体系，在气动力P?t?作用下的振动方程为：

mx?cx?kx?P?t? (1.4.1)

2考虑粘滞阻尼系统，则振动方程可简化为：

x?2??2?f0?x??2?f0?x?式中f0?P?t? (1.4.2) m12?km为该系统的自振频率，??c为振动系统的临界阻尼比。

2km假设气动力为频率

第五章 风荷载作用下的内力计算

1.横向框架在风荷载作用下的计算简图

横向框架在风荷载下的内力和位移计算，室内外高度0.45，基本风压?0?0.35KNm，

2地面粗糙类别为B类结构总高度为4.2?3.3?3?1?0.45?15.3m 1.1风荷载标准值计算方法：

计算主要承重结构时，垂直于建筑物表面上风荷载标准值，按?k??zusuzw0计算： 1.2各层楼面处集中风荷载标准值计算： （1）框架风荷载负荷宽度：

7.2?2?7.2m 第4轴线框架负荷宽度为B?2（2）计算风振系数?z

查《高层民用建筑钢结构技术规范》第4.3.8条给出了结构基本自振周期

T1?(0.10~0.15)n近似公式则T1?0.40s

结构迎风面宽度为B?50.6m 结构总高为15.3m?0?0.35KNm

2因为结构迎风面宽度B?50.6m?2H?2?15.3?30.6m即取B?30.6m 脉动风荷载水平方向相关系数?x，脉动风荷载竖直方向相关系数?Z

10B?50e?B50?501030.6?50e?30.650?50??0.908 则?x?B30.610H?60e?H60?601015.3?60e?15.360?60?z???0.876

H15.3Bz?kHa

第五节 分布荷载作用时的土中应力计算

用布西奈斯克公式和叠加原理计算土中应力，若基础底面的形状及分布荷载都有是有规律的，则可以通过积分求解得相应的土中的应力。

若设基础面上作用着强度为p的竖直均布荷载，则微小面积dxdy上的作用力dp＝pdxdy可作为集中力来看待，则在基底面积范围内积分求得：

?s???d?z?F3z32???dQ5FR?3z32???p(x,y)d?d?F?(x??)2?(y??)2?z2)?52

在求解上式时要知道三个条件：

（1） 分布荷载p的分布规律及其大小；

（2） 分布荷载的妥布面积F的几何形状及其大小； （3） 所求应力的位置M点的坐标。

－、空间问题

（一） 圆形面积上作用均布荷载时，土中竖向正应力?z的计算：

?z?3pz32?2?0??R?d?d?520(?2?r2?2?rcos??z2)

?z??cp

rz及R的函数，可查表3－4得。 ?c——应力系数，它是R（二） 矩形面积均布荷载作用时土中竖向应力?z的计算

1、 矩形面积中点O下土中竖向应力?z的计算

?z?

3z2?3p?ll2?2?b2d?d?((????z)2225?b2?2p??2mn(1?n2?8m2)1?n?4m(1?4m)(n?