风荷载计算算例

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1、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 = P u u k z s z 0us体型系数uz风压高度变化系数P z风振系数基本风压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

2、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。离电面圣系 平国舄生A1 。DS.nc-Q.5L0L2顷1450l SbL5L. 42”格0. fil的ZD.70. SIL.li?LagH朗Ik弓L40L TS*1QDQ RO%L.鳄L 14Q Eh茹1. W1.71.L胡J?Z.DS顷1*L12LH?1-ffi以机t 顷1-433 D0J. 35顷1.Mf EJJW ttHj增面msi?r羌用ABCD15Q2. IBZ.B5.701. 33200 E42.162. ML53-2502. 7M2.2.24LSIa时 al息?. 43g350E. 912.91&的祯2. 912.91

3、2.762. 4D402. 91.0l2.!i45002- 912.91Ml2.74汹2.2.912.912. 9*1 2.190.6 - 90100 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 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:(2.00 -1.93) +1.93 = 1.9342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。基本周期估算为二(0.100.15)n=3.04.5s，应考虑脉动风对

4、结构顺风向风振的影响，并由下式计算：（8.4.3）p z = 1 + 2g0B J1 + R2式中：g 一一峰值因子，可取2.5七一一10m高度名义湍流强度，对应ABC和D类地面粗糙，可分别取012、014、0.23 和 0.39；R一一脉动风荷载的共振分量因子B一一脉动风荷载的背景分量因子 z脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：兀X 21（8.4.4-1）6Q1 （1+ X2） 4/3（8.4.4-2）式中：f 1结构第1阶自振频率(Hz)七一一地面粗糙度修正系数，对应A、B、C和D类地面粗糙，可分别取128、1.0、0.54 和 026；匚1 一一结构阻尼比，对钢结构可取0.01，对

5、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 = 4.67s30f30 x 4.67尤iJ1.0 x 0.45=208.85X 2 1(1+ X 2)4/3ii208.8526x0.02 (1+ 208.852)4/3=0.862脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定:B = kHa1P P ）（8.4.5）zX z 日z式中： 1（ z ） 结构第1阶振型系数H 一一结构总高度（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；p 脉动风荷载

6、水平方向相关系数;XP 脉动风荷载竖向方向相关系数;zk、以1 一一系数，按表8.4.5-1取值。表乱4.5-1 系数Jt和s粗糙成类别ACD高层建筑k0. 9440. 671)0. 2950. 112匕0. 1550. 1ST0.261高耸结何0. 91D0.4040.顷aU.括60. 2180. 2920. 376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:(8.4.6-1)_ 10%万 + 60e-h /60 一 60 p z式中：H 一一结构总高度（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 550

7、m；（2）水平方向相关系数可按下式计算：10 B + 50e - b /50 50P 广B（846-2）式中：B 结构迎风面宽度（m），B 2H。90.6p _ 10J90.6 + 60e-90.6/60 60 _ 0731X23.410J23.4 + 50e -23.4/50 50 p = 0.928B _ kHqp p 1() _ 0.670 x 90.60.1870.731 x 0.928 1.0 _ 0.546z x z 日1.9342振型系数41（ 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

8、度z/H按照规范附录G确定。G. 0.3迎风面宽度较大的高层建筑，当乾力墙和框架均起七要 作用时，其振型系数可按表G.0.3采用，表G.0.3高层建筑的振型系数相耕简度振型序弓r/H12 1340. 1挡2-0-腮, 0. 380. 20.-0. 300. 580. 73续表G.3相对高度振型序号名/H12340.30.17一口 500.70一。成0.40,27_0,68|0.460.5D.38一。+ 630一 03U. 680. 450.48一。49。一 290.70. 67-0. 1S0. 630+ 47G. &0.0+ 17一 0. 340. 620.90.850.580.27/1. 0

9、1.001. 001.001.00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4 1(z) = 1.0p z = 1 + 2 x 2.5 x 0.14 x 0.546 J1 + 0.8622 = 1.51W =p uu =1.51X (0.8 + 0.5) x 1.9342x 0.45 = 1.709 kN/m2k z s z 0由此，确定了该结构顶点风荷载标准值为1.709kN/m2，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：w = wBh = 1.709X 23.4x3.0 = 119.97kN