高层建筑结构风荷载的问题探讨

高层建筑结构风荷载的问题探讨

摘要：高层建筑已经成为现今世界范围内的建筑主流，其在层数、高度、设计等方面都有了很大的进步，它是一个国家建筑的发展水平和经济实力的集中体现，也是建筑结构理论和技术的主要表现手法，但是，如何解决其风荷载的问题，一直是当今结构工程和风工程界的重大课题。

关键词：高层建筑;建筑结构;风荷载

中图分类号：[tu208.3] 文献标识码：a 文章编号：

近三十年来,各种类型的高层和大跨建筑结构在美、日、欧等发达国家的发展很快,建筑的高度和跨度越来越大,采用了许多新材料

和新技术,创造了丰富的结构形式。许多宏伟而富有特色的建筑已成为当地象征标志和著名人文景观。从今天来看,高层和大跨度建筑结构已成为代表一个国家建筑科技发展水平的重要标志之一。因此,现在的建筑结构朝着高层和大跨度的方向发展,使得前的高层

建筑结构的自振周期与自然界风速的长越周期较接近,故风对高层建筑的影响越来越大，必须高度重视高层建筑结构风荷载分析。一、风荷载的种类及特点风对建筑物的作用是一个随机过程，因此，建筑物的风荷载包括三个部分：平均风压产生的平均力；脉动风压产生的随机脉动力；由于风致建筑物振动产生的惯性力。对于高层建筑来说，动态风荷载不容忽视，要比较准确地确定风荷载往往要依赖于模型风洞试验。风荷载是由于工程结构阻塞大气边界层气流的运动而引起，具有以下特点：风荷载与空间位置及时间(不

高层建筑及其围护结构的基本风压取值

关于高层建筑及其围护结构的基本风压取值的疑问 【第一个问题】： 精读荷载规范条文8.1.2条，及条文解释，它的意思是说： ①《荷规》8.1.2条的条文解释说，本规范的基本风压wo，是根据那个标准方法统计分析确定的、重现期为50年的最大风速Vo，根据贝努力公式计算得到的基本风压。 ②“对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构，以及自重较轻的钢木主体结构”，基本风压就应“适当提高”，在《高规》里具体化为“承载力设计时，乘以1.1；正常使用极限状态时，一般仍可采用基本风压值或右设计人根据情况定”。 ③对于“此类结构物（针对上文提到的敏感高层建筑）”中的围护结构，因为“其重要性与主体结构相比要低些”，（括号里是规范条文的省略语，我理解就不再提高了，意思就是不乘1.1了），仍取50年重现期的基本风压。 简单地说，设计使用年限50年,如果一个地方的50年重现期的基本风压为0.40KPa，那该地方的敏感建筑主体结构承载力设计时基本风压取0.40x1.1=0.44 ，而其围护结构的基本风压仍取0.40KPa 。 【第二个问题】： ①如果一个建筑的设计使用年限是100年，那么按《高规》的P260条文解释，风荷载效应计算时应按100年重现期的风压值计算；如果是敏感建筑，还应按4.2.2条，给予提高，（4.2.2条条文解释最后一句也说了，本条对设计使用年限50年和100年的高层都适用），即乘以 1.1 。 ②此类建筑中的围护结构，如果继续执行“不再提高了”（当然我也没找到这句话的依据，规范里只有针对50年建筑的依据），那就是应该仍取原来的尚未提高前的100年重现期基本风压值，而不是死读规范中“仍取50年重现期的基本风压”那句话。这是我的理解，不知道对否。 我认为规范未予以明确，设计时设计人自己把握，考试时就不要再纠结了。

三等跨框架结构风荷载计算

1.1.1 风荷载计算 本部分参考规范：《建筑结构荷载规范》（2012年版），以下简称荷载规范。 对于垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，当计算主要承重结构是，按下式计算： 0k z s z w w βμμ= （2-4-12） 式中 k w —风荷载标准值（2kN m ）； z β—高度Z 处的风振系数； s μ— 风荷载体型系数； z μ—风压高度变化系数； w —基本风压（2kN m ）。 由《建筑结构荷载规范》，西安地区重现期为50年的基本风压0w =0.352kN m ，地面粗糙度为C 类，风荷载体型 系数由《建筑结构荷载规范》续表8.3.1第8项可知s μ=0.8（迎风面）s μ=-0.4(背风面)，本建筑的背风侧被建筑 物完全挡住且距离特别近，则只考虑迎风侧。 风压高度变化系数z μ ：按C 类地区查表如下， 离地面高度Z(m) 4.2 7.8 11.4 15 18.6 z μ 0.74 0.74 0.74 0.74 0.812 风振系数z β： 《建筑结构荷载规范》规定，对于高度大于30m ，且高宽比大于1.5的房屋结构，应采用风振 系数z β来考虑风压脉动的影响。本设计中，房屋高度H<30m ，H/B=18.6/18=1.03<1.5，则不需要考虑风压脉动的影响，取z β=1.0。 现取s 轴一榀框架进行计算，轴线框架的负荷宽度B= 4.2 4.2 4.22 += 将风荷载换算成作用于框架每层节点上的荷载，如下表2-4-5。 表2-4-5 风荷载计算 层次 )(m Z Z β S μ z μ w k w )(2m A ()w F kN ) (kN V

风荷载计算

4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：（－1） 式中： 1.基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的 值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μs 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； 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； 书P55页表4.2给出了各类地区风压沿高度变化系数。位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μz 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。 计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型或由风洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图

凹凸变化截面超高层建筑围护结构风荷载研究

文章编号：1009-6825（2013）02-0028-03 凹凸变化截面超高层建筑围护结构风荷载研究 收稿日期：2012-11-09作者简介：肖锟（1987-），男，在读硕士 肖 锟 （同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海200092） 摘 要：基于一凹凸变化截面的刚性模型表面压力测量风洞试验结果，对超高层双塔建筑立面上测点的最不利风压系数进行了研 究，分析了复杂截面及邻近的姊妹塔楼对建筑立面上围护结构风荷载的影响，得到了一些有用的结论。关键词：凹凸变化截面，最不利风压系数，围护结构风荷载中图分类号：TU312．1 文献标识码：A 0引言 风荷载是超高层建筑结构设计的控制性荷载，风灾给人类的 灾害甚至大于地震荷载。风力与建筑外形直接相关：平面为圆形，则对抗风有利；平面凹凸多变，则对抗风不利。另外，风力受 建筑周围环境影响较大，高层群中的高层抗风更为不利［2］ 。为了美观或功能要求，有时建筑师会考虑在超高层建筑的立面上设置凹槽或者做一些其他的不规则立面设计。这种情况将使得建筑表面的风压分布十分复杂， 风荷载无法用规范［4］ 的方法给出，需 要通过风洞试验确定。 本文是基于两栋高达300m 的超高层建筑的实际工程（如图 1所示，下文分别称“北塔楼”和“南塔楼”）。该建筑周边高层建筑密集， 且两塔楼间相距很近，气动干扰效应可能很强，对流场的影响将非常复杂。通过对该工程的刚性模型进行风洞试验［3］ ，分析了凹凸变化截面及邻近的姊妹塔楼对超高层建筑立面上最不利风压系数的影响，为复杂体型超高层建筑的围护结构风荷载设计提供参考。 1风洞试验方法及数据处理 该项目的风洞试验是在同济大学土木工程防灾国家重点实 验室的TJ-2大气边界层风洞中进行的，刚性试验模型见图2。模型的几何缩尺比为1/400。由于建筑所在的位置属于C 类地貌，故 本次试验在风洞中模拟了C 类地貌风场， 其平均风速剖面、紊流度剖面和脉动风功率谱如图3所示。同时试验还模拟了周围 1200m 直径范围内的主要建筑，以考虑风荷载干扰效应。试验时将测试模型放置在转盘中心，通过旋转转盘模拟不同风向 。 图1 建筑效果图 图2 试验模型图 该项目的刚性测压模型上布置了1392个测点，试验前经仔 细检查，上述测点全部有效。南塔楼沿立面方向的部分测点的位置如图4所示。 定义来流风从正对目标建筑北立面方向吹向本工程项目时风向角为0?，风向角按顺时针方向增加。试验风向角间隔取为15?，共有24个角度。本次风洞试验的方位及风向角定义如图5所示櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅。 有益补充，在实际工程中具有一定的参考价值和实际意义。 3 结语 角钢通信铁塔的结构基本自振周期是其自振特性的重要特性。准确而快速的确定结构基本自振周期对于把握角钢塔的自 振特性有很大的帮助。本文利用同济大学三维钢结构软件3D3S 建模对不同塔高和平台数角钢塔的自振基本周期进行模拟计算，计算了高度从37m 57m ，无平台和安装一、二、三、四个圆形外平台共25种角钢塔的自振基本周期。并且根据3D3S 模型计算 结果， 拟合出估算不同塔高和平台数的实用公式，为更准确的估算角钢通信塔自振特性做了有益的探索。参考文献：［1］GB 50009，建筑结构荷载规范［S ］．［2］GB 50135，高耸结构设计规范［ S ］．［ 3］GB 50017，钢结构设计规范［S ］．［ 4］沈之容，倪阳，徐华刚．钢结构单管通信塔自振基本周期的研究［J ］．特种结构，2008（2）：27-28．Analysis and application on structural self-vibration characteristics of angle steel communication tower QIN Ke-fei （Shijiazhuang Design Institute ，China Steel Group Engineering Design and Research Institute Limited Company ，Shijiazhuang 050021，China ）Abstract ：This paper analyzed the self-vibration characteristics of angle steel communication tower using 3D steel structure analysis software 3D3S ，made parameter analysis on actual application tower model to simulate different height and different outer platform number model ，calculat-ed the basis self-vibration period and characteristics of angle steel tower under different parameters ，and through the 3D3S simulation results fitted the practical calculation formula of basis self-vibration period of estimation angle steel communication tower structure ，had certain reference value to practical engineering design work． Key words ：angle steel tower ，self-vibration characteristic ，practical calculation formula · 82·第39卷第2期2013年1月 山西 建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol．39No．2Jan．2013

高层建筑结构方案设计荷载估算

高层建筑结构方案设计荷载估算 1.2 高层建筑结构作用效应的特点 1.2.1 高层建筑结构的受力特点 建筑结构所受的外力（作用）主要来自垂直方向和水平方向。在低、多层建筑中，由于结构高度低、平面尺寸较大，其高宽比很小，而结构的风荷载和地震作用也很小，故结构以抵抗竖向荷载为主。也就是说，竖向荷载往往是结构设计的主要控制因素。 建筑结构的这种受力特点随着高度的增大而逐渐发生变化。 在高层建筑中，首先，在竖向荷载作用下，由图1.2.1-1所示的框架可知，各楼层竖向荷载所产生的框架柱轴力为： 边柱 N=wlH/2h 中柱 N=wlH/h 即框架柱的轴力和建筑结构的层数成正比；边柱轴力较中柱小，基本上与其受荷面积成正比。就是说，由各楼层竖向荷载所产生的累积效应很大，建筑物层数越多，底层柱轴力越大；顶、底层柱轴力差异越大；中柱、边柱轴力差异也越大。 其次，在水平荷载作用下，作为整体受力分析，如果将高层建筑结构简化为一根竖向悬臂梁，那么由图1.2.1-2、图1.2.1-3所示其底部产生的倾复弯矩为： 水平均布荷载 Mmax=qH2/2 倒三角形水平荷载 Mmax= Qh3/3 即结构底部产生的倾复弯矩与楼层总高度的平方成正比。就是说，建筑结构的高度越大，由水平作用对结构产生的弯矩就更大，较竖向荷载对结构所产生的累积效应增加更快，其产生的结构内力占总结构内力的比重越大，从而成为结构强度设计的主要控制因素。 1.2.2 高层建筑结构的变形特点 在竖向荷载作用下，高层建筑结构的变形主要是竖向构件的压缩变形。由于各竖向构件的应力大小不同，因而其压缩变形大小也不同。在钢筋混凝土结构中，由于在施工过程中的找平， 同时由于各竖向构件的基底轴力大小不同，若不对基底应力进行调整，也可能导致基础产生不均匀沉降。 在水平荷载作用下，高层建筑结构最大的顶点位移为： 水平均布荷载△max=qH4/8EI 倒三角形水平荷载△max= 11qH4/120EI 式中EI为结构的 从以上可看出,结构顶点位移与其总高度的四次方成正比。则又比水平荷载作用下的内力累积效应增加更快，这就说明，高层建筑结构对结构

框架结构风荷载作用下弯矩计算.doc

4.风荷载作用下的弯矩计算 4. 1 风荷载标准值的计算 0k z s z ?βμμ?= 其中k ?——垂直与建筑物单位面积上的风荷载标准值 z β——Z 高度上的风振系数，因结构高度H=18m<30m ，B=14.4m ，H/B=1.25<1.5,可取1.0 s μ——风荷载体型系数 根据建筑物体型查得s μ=1.3 z μ——Z 高度处的风压高度变化系数，可根据地面粗糙程度C 类和各层离地面高度查规范求得 0?——基本风压 取 0.45kN/m 2 B ——迎风面的宽度 B=6m 等效节点集中风荷载如图：

图4.6.1 风荷载作用下结构计算简图 4. 2 风荷载作用下抗侧移计算 侧移刚度D 计算： A 轴柱 B 轴柱 C 轴柱 D 轴柱 c i K i = ∑ 445.4100.767.110?=? 44(5.4 4.7)10 1.427.110+?=? 44(5.4 4.7)10 1.427.110+?=? 4 4 5.4100.767.110?=? 0.52c K K α+= + 0.46 0.56 0.56 0.46 212c jk c i D h α= 18931 23046 23046 18931 j D ∑ 83954 表4.6.2底层侧移刚度D

表4.6.3 2-5层侧移刚度D 表4.6.4 各层间相对转角 侧移验算：层间侧移最大值1/7609＜1/550，满足要求。 4.3风荷载作用下内力计算 求得框架柱侧向刚度后，根据下式可将层间总剪力分配给该层各柱： 1 jk jk j m jk k D V V D == ∑ 式中 jk V ———第j 层第k 柱所分配到的剪力 jk D ———第j 层第k 柱的侧向刚度D 值 m ———第j 层框架柱数 j V ———第j 层框架柱所承受的层间总剪力 求得各柱所承受的剪力后，假定除底层柱以外，其余各柱的上下端节点 转角均相 同，即除底层柱以外，其余各层框架柱的反弯点位于高层的中点，对于底层柱则假

工程荷载习题答案

《荷载与设计原则》习题答案 第1章荷载与作用 一、填空题 1．作用是施加在结构上的一组集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因。 2．作用是使结构或构件产生效应的各种原因。 3．结构上的作用可分为直接作用和间接作用，荷载是直接作用。 4．施加在结构上的集中力或分布力称为直接作用，与结构本身性能无关；引起结构外加变形或约束的原因称为间接作用，该作用的大小与结构自身的性质有关。 5．土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指工程建设的对象，也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等专业技术。 6．土木工程结构是指由若干个构件组成的受力体系，是土木工程的骨架，也是它们赖以存在的基础。它的主要功能是承受工程在使用期间可能出现的各种荷载并将它们传递给地基。 7．现代土木工程的建造必须经过论证策划、设计、施工3个主要环节。 8．土木工程设计包括功能设计和结构设计。功能设计是实现工程建造的目的、用途；结构设计是决定采用怎样形式的骨架将其支撑起来，怎样抵御和传递作用力，各部分尺寸如何，用什么材料制造等等。 9．工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构满足预定的各项功能要求。 10．工程结构的“功能要求”是指工程结构安全性、适用性和耐久性，统称

为可靠性。 11．荷载效应和结构抗力之间最佳的合理的平衡，就是使工程结构既经济又具有一定的可靠度。 二、多项选择 1、下列作用属于直接作用的为（A、B、E ） A．自重B．土压力C．混凝土收缩徐变D．焊接变形E、桥梁上的车辆重量2、下列作用属于间接作用的为（A、C、D ） A．地基变形B．水压力C．温度变化D．地震作用 E．水中漂浮物对结构的撞击力 3、荷载效应是指（A、C、D、E ） A．内力B．温度C．位移D．裂缝E．应力 三、单项选择 1、工程结构的“功能要求”（或“可靠性”）是指工程结构的（B ） A．可靠、经济、适用、美观B．安全性、适用性和耐用性 C．安全性、经济、适用D．可靠、耐用、美观 2、荷载取值和荷载计算正确与否直接影响（C ）的计算 A．结构抗力B．结构可靠度C．荷载效应D．结构尺寸 四、简答题 1、荷载与作用对土木工程设计有何意义？ 工程结构设计是在工程结构的可靠与经济、适用与美观之间，选择一种最佳的合理的平衡，使所建造的结构能满足预定的各项功能要求。要在工程结构的可靠与经济之间建立“最佳的合理平衡”，就要根据结构型式、外荷载的大小和作用形式，计算外荷载

风荷载取值规范

3.1.3 风荷载 建筑物受到的风荷载作用大小，与建筑物所处的地理位置、建筑物的形状和高度等多种因素有关，具体计算按照《荷载规范》第7章执行。 1、风荷载标准值计算 垂直于建筑物主体结构表面上的风荷载标准值W K ，按照公式（3.1-2）计算： βz ——高度Z 处的风振系数，主要是考虑风作用的不规则性，按照《荷载规范》7.4要求取值。多层建筑，建筑物高度＜30m ，风振系数近似取１。 （1）风荷载体型系数μS 风荷载体型系数，不但与建筑物的平面外形、高宽比、风向与受风墙面所成的角度有关，而且还与建筑物的立面处理、周围建筑物的密集程度和高低等因素有关，一般按照《荷载规 表3.1.10 建筑物体型系数取值表 注1：当计算重要且复杂的建筑物、及需要更细致地进行风荷载作用计算的建筑物，风荷载体型系数可按照《高层规程》中附录A 采用、或由风洞试验确定。 注4：当多栋或群集的建筑物相互间距离较近时，宜考虑风力相互干扰的群体作用效应。一般可将单体建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。 注3：檐口、雨蓬、遮阳板、阳台等水平构件，计算局部上浮风荷载作用时，体型系数不宜小于2.0。 W W z s z k μμβ=)21.3(-

注4：验算表面围护结构及其连接的强度时，应按照《荷载规范》7.3.3规定，采用局部风压力体型系数。 （2）风压高度变化系数μz 设置风压高度变化系数，主要是考虑建筑物随着高度的增加风荷载的增大作用。 对于位于平坦或稍有起伏地形上的建筑物，其风压高度变化系数应根据场地粗糙程度按《荷载规范》7.2要求选用，表3.1.11中列出了常用风压高度变化系数的取值要求。 表3.1.11 风压高度变化系数 关于地面粗糙程度的分类： A类：近海海面、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和城市郊区； C类：有密集建筑群的城市市区； D类：有密集建筑群和且房屋较高的城市市区。 （3）基本风压值W0 基本风压值W0，单位kN/m2，以当地比较空旷平坦场地上离地10m高、统计所得50年一遇10分钟平均最大风速为标准确定的风压值，各地的基本风压可按照《荷载规范》附录D 中的全国基本风压分布图查用，表3.1.12为浙江省主要城镇基本风压取值参考表。 2、基本风压的取值年限 《荷载规范》在附录D中分别给出了n=10年、n=50年、n=100年一遇的基本风压标准值，工程设计中根据建筑物的使用性质与功能要求，一般按照下列方法选用风压标准值的取值年限： ①临时性建筑物：取n=10年一遇的基本风压标准值； ②一般的工业与民用建筑物：取n=50年一遇的基本风压标准值； ③特别重要的建筑物、或对风压作用比较敏感的建筑物（建筑物高度大于60m）：取 表3.1.12 浙江省主要城镇基本风压（kN/m2）取值参考表

(工程建筑套表)建筑施工之荷载与结构静力计算表最新版

（工程建筑套表）建筑施工之荷载与结构静力计算表

建筑施工之荷载和结构静力计算表 2-1-1荷载 1．结构上的荷载 结构上的荷载分为下列三类： （1）永久荷载如结构自重、土压力、预应力等。 （2）可变荷载如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪活载等。 （3）偶然荷载如爆炸力、撞击力等。 建筑结构设计时，对不同荷载应采用不同的代表值。 对永久荷载应采用标准值作为代表值。 对可变荷载应根据设计要求，采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为代表值。 对偶然荷载应按建筑结构使用的特点确定其代表值。 2．荷载组合 建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载（效应）组合，且应取各自的最不利的效应组合进行设计。 对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载（效应）组合。 γ0S≤R（2-1） 式中γ0——结构重要性系数； S——荷载效应组合的设计值；

R——结构构件抗力的设计值。 对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：（1）由可变荷载效应控制的组合 （2-2） 式中γG——永久荷载的分项系数； γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中Y Q1为可变荷载Q1的分项系数； S GK——按永久荷载标准值G K计算的荷载效应值； S QiK——按可变荷载标准值Q ik计算的荷载效应值，其中S Q1K为诸可变荷载效应中起控制作用者； ψci——可变荷载Q i的组合值系数； n——参和组合的可变荷载数。 （2）由永久荷载效应控制的组合 （2-3） （3）基本组合的荷载分项系数 1）永久荷载的分项系数 当其效应对结构不利时： 对由可变荷载效应控制的组合，应取1.2； 对由永久荷载效应控制的组合，应取1.35； 当其效应对结构有利时： 壹般情况下应取1.0； 对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0.9。 2）可变荷载的分项系数

框架结构设计(阶段Ⅲ)计算书参考

5 水平风荷载作用计算 5.1 水平风荷载 5.1.1 结构各楼层标高处风荷载标准值 对于一般多高层框架，其侧移由于柱的轴向变形所引起的侧移值很小，可忽略不计，一般仅考虑梁、柱弯曲所引起的侧移。水平荷载作用引起的侧移可采用D 值法近似估算。 下面进行风荷载计算： （1） 风荷载标准值 垂直于建筑物表面的单位面积风荷载标准值，计算主要承重结构时依据参考文献[1]第7.1.1条：按下式计算： 0k z s z ωβμμω= 作用在建筑物表面的均布风荷载可转化为作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载，其标准值按下式计算： ()/2z k i j h h B ωω=+ 式中：k ω——单位面积风荷载标准值（kN/m 2） z ω——风荷载标准值（kN ） ωo ——基本风压，本设计广东省江门市区ωo ＝0.6kN/m 2； βz ——风振系数，本设计属于高度不超过30m 或高宽比小于1.5的房屋建筑故取βz ＝1.0； μs ——风荷载体型系数，依据参考文献[4]，第4.2.3条： 本设计属于结构高宽比H/B 不大于4的矩形结构，所以风荷载体型系数μs =1.3； μz ——风压变化系数，本设计因建在江门市市区，所以地面粗糙度为B 类； h i ——下层柱高； h j ——上层柱高，对顶层为女儿墙高度的2倍； B ——迎风面宽度B ，根据建筑图及所选取的计算单元本设计取：B =8.1m 。 2）沿房屋高度分布风荷载标准值计算如表5.1所示。风荷载作用图如图5.1。 表5.1 集中风荷载作用标准值

图5.1 水平风荷载作用图(单位:kN) 5.1.2 侧移刚度D 值和柱的反弯点 D 值法又称作改进的反弯点法，是对柱的抗侧刚度和柱的反弯点位置进行修正后计算框架内力的一种方法。 （1）框架柱抗侧移刚度1D 值计算下： 底层边柱（A 、C 柱）： 底层中柱（B 柱）： 二层边柱（A 、C 柱）： kN/m 1024.3512/6.06.01015.312124 3 3731?=????==h EI D kN/m 1097.75 12/75.075.01015.312124 3 3731?=????==h EI D kN/m 1052.95 .312 /6.06.01015.3121243 3731?=????==h EI D

高层建筑风荷载

高层建筑风荷载 摘要：文章主要介绍了风荷载对高层建筑的作用，关于风荷载研究的一些方法，并用我做过的北京中铁物流大厦的风洞试验为例说明风洞实验的研究方法。阐述了一些结构等效静力风荷载的计算方法以及抗风设计中应值得继续研究的问题。 关键字：高层建筑，抗风，风洞试验，等效静力风荷载，问题 1.引言 风是从高气压吹向低气压的一种气流。高层建筑是在特殊地区和时间下,为了满足社会和经济的需求而建造的,其独特性和各自特异的风格,增加了城市景观,吸引了大量的旅游观光者。而更具有实用意义的是满足了城市日益增长的工作、生活空间的需求。但任何建筑高度的增加必将会增加风荷载的力度。 风荷载是各类建筑物的主要侧向荷载之一, 对于高、大、细、长等柔性结构而言, 风荷载是起主要作用的, 且时常超过地震作用而成为决定性荷载, 复杂的动力风效应影响是结构设计的控制因素之一。灾害性台风可能导致结构主体开裂或损坏;长时间持续的风致振动则可能使结构某些部位如节点、支座等产生疲劳与损伤, 危及结构安全。随着新技术、新材料、新工艺、新型式、新设计方法的应用, 工程结构也朝着长大化、高耸化、复杂化、柔性化、小阻尼方向发展, 这使得其固有频率越来越接近强风的卓越频率, 对风的敏感性越来越强。因此重大的高耸柔性结构在风荷载作用下的动力效应特性研究也受到学术界和工程界的极大关注和重视。 2.风荷载的分类 风对高层建筑是一种持续时间较长的随机荷载。风对结构物的作用，使结构产生震动，其原因主要有：（1）有与风向一致的风力作用，它包括平均风和脉动风，其中脉动风要引起结构物的顺风向振动，这种形式的振动在一般工程结构中都要考虑；（2）结构物背后的漩涡引起结构物的横风向的振动；（3）由别的建筑物尾流中的气流引起的振动。 2.1 顺风向荷载 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）明确给出了高层建筑顺风向等效荷载的计算方法，著名学者A.G.Davenport在60 年代建立了基于抖振理论的结构顺风向风荷载计算模型，成为风工程研究及各国制定风荷载规范的基础。由于对等效静力风荷载认识的差别，该计算模型在实际应用中又发展成阵风荷载因子(GLF)法、惯性风荷载(IWL)法、基底弯矩阵风荷载因子法(MGLF)等。GLF 法由Davenport于60 年代提出，现已成为公认的经典方法。该法认为背景和共振分量与平均分量服从同一分布，且与响应类型无关。IWL 法采用惯性力模型来计算背景和共振分量，我国规范采用这一方法。MGLF 法认为基底弯矩对应的背景等效风荷载可以近似作为实际的背景等效风荷载，根据脉动基底弯矩并按振型分解则可得到

工程结构荷载论文

铜陵学院 工程结构荷载论文 班级：08土木工程（2）班学号：0811111068 姓名：王玉龙指导老师：吴文明

多层轻钢民用建筑中的结构荷载体系分析 摘要：本文结合办公室的典型布置，在对各种方案分析比较的基础上，讨论了适合多层及小高层建筑的结构体系，给出了3至18层建筑的合理经济的结构体系及其相应的单位用钢量，为类似的建筑物结构体系的选择提供了可靠的依据。 关键词：结构体系用钢量多层轻钢 一、概述 过去，我国钢材年产量较低，建筑行业一直限制钢材的使用，提倡大力发展混凝土结构和混合结构，因此民用钢结构一直发展缓慢。80年代以后，随着经济发展的需要，我国开始引进钢结构房屋，以门式刚架为主，主要用于工业厂房、库房和一些公共设施。多层轻钢结构采用钢骨架和轻质围护结构，自重轻，对地质条件要求低。另外，钢结构构件标准，适合工厂化生产，现场安装，湿作业少，施工占用场地少，速度快。与多层钢筋混凝土结构相比，不仅造价持平甚至略低，而且综合效益明显。随着我国城市对粘土砖的禁用，多层民用轻钢结构越来越受到工程界的青睐，正成为较有竞争力的民用建筑结构体系之一。近几年，上海、北京、长沙、大连、天津等地对多层钢结构房屋进行了有效的尝试，取得了一些经验。但是，目前的示范工程还仍很不多，经验还很缺乏，有关技术规程还没有跟上，工程界对合理的多层钢结构体系还未达成共识。总体上看，多层钢结构的开发还处于启动阶段。本文在对已有的示范工程分析比较的基础上，本着寻求受力合理、用钢量低的原则，对多层民用建筑中的结构体系进行了分析，以供参考。 二、结构方案 1．结构体系的选择 结构体系的选择，不仅要从满足建筑的使用功能出发，节约投资考虑，更主要的是取决于建筑的高度，即取决于建筑层数的多少。建筑层数越多，高度越高，则由于风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。目前，多层和小高层钢结构建筑常用的结构体系有以下几种。 (1) 纯框架结构体系。纯框架结构体系在地震区一般不超过15层。框架结构的平面布置灵活，可为建筑提供较大的室内空间，且结构各部分刚度比较均匀。框架结构有较大的延性，自振周期较长，因而对地震作用不敏感，抗震性能好。但框架结构的侧向刚度小，由于侧向位移大，易引起非结构构件的破坏，因此不宜建的太高。 (2) 框支结构体系。纯框架在风、地震荷载作用下，侧移不符合要求时，可以采用带支

框架结构风荷载作用下弯矩计算培训资料

框架结构风荷载作用下弯矩计算

4.风荷载作用下的弯矩计算 4. 1 风荷载标准值的计算 0k z s z ?βμμ?= 其中k ?——垂直与建筑物单位面积上的风荷载标准值 z β——Z 高度上的风振系数，因结构高度H=18m<30m ，B=14.4m ，H/B=1.25<1.5,可取1.0 s μ——风荷载体型系数 根据建筑物体型查得s μ=1.3 z μ——Z 高度处的风压高度变化系数，可根据地面粗糙程度C 类和各层离地面高度查规范求得 0?——基本风压 取 0.45kN/m 2 B ——迎风面的宽度 B=6m 表4.6.1 集中 风荷载标准值计算 等效节点集中风荷载如图：

图4.6.1 风荷载作用下结构计算简图 4. 2 风荷载作用下抗侧移计算 侧移刚度D 计算： 底层侧移刚度：（底层柱高=4.55m ） A 轴柱 B 轴柱 C 轴柱 D 轴柱 c i K i = ∑ 445.4100.767.110?=? 44(5.4 4.7)10 1.427.110+?=? 44(5.4 4.7)10 1.427.110+?=? 4 4 5.4100.767.110?=? 0.52c K K α+= + 0.46 0.56 0.56 0.46 212c jk c i D h α= 18931 23046 23046 18931 j D ∑ 83954 表4.6.2底层侧移刚度D

2-5层侧移刚度：（标准层高度=3.6m ） 表4.6.3 2-5层侧移刚度D 表4.6.4 各层间相对转角 侧移验算：层间侧移最大值1/7609＜1/550，满足要求。 4.3风荷载作用下内力计算 求得框架柱侧向刚度后，根据下式可将层间总剪力分配给该层各柱： 1 jk jk j m jk k D V V D == ∑ 式中 jk V ———第j 层第k 柱所分配到的剪力 jk D ———第j 层第k 柱的侧向刚度D 值 m ———第j 层框架柱数

风荷载例题

例题1：某三层钢筋混凝土框架结构，平面为矩形，纵向各轴线间距离为4.2m ，层高为3.6m ，室内外高差0.6m ，地貌为B 类，所在地区基本风压值w 0为0.55kN/m 2 。求，顺风向风对一榀横向中框架各层节点产生的风荷载标准值。 风压高度变化系数μz (z)（老规范） 离地面高度（m ） 地面粗糙度B 5 1.00 10 1.00 15 1.14 解：建筑总高h <30m ，取βz =1.0 层数 βz μs z μz w 0 w z 1 1.0 1.3 4.2 1.00 0.55 0.715 2 7.8 1.00 0.715 3 11.4 1.04 0.744 一榀横向中框架各层节点产生的风荷载标准值为： ()1 1 4. 2 3.60.715 4.211.71kN 2P =?+??= ()21 3.6 3.60.715 4.210.81kN 2P =?+??= 31 3.60.744 4.2 5.62kN 2 P =???= 例题2：某金工车间，外形尺寸及部分风载体型系数如图所示，基本风压2 00.45kN /m ω=， 柱顶标高为10m +，室外天然地坪标高为0.30m -，1=2.1m h ，2=1.2m h ，地面粗糙类别为B ，排架计算宽度6m B =。求作用在排架上的顺风向风荷载标准值。 .解：（1）求21,q q ，

离地10m 时，0.1=z μ，离地15m 时，14.1=z μ，当离地10.3m 时， ()1.141 110.3101 .011510 z μ-=+ ?-=- ()10.8 1.010.456 2.18/k q kN m =???=→ ()20.5 1.010.456 1.36/k q kN m =???=→ （2）求w 屋顶与檐口风压高度变化系数均按檐口离室外地坪的高度10.3+2.1=12.4 ()1.141 112.410 1.071510 z μ-=+ ?-=- ()()0.80.5 2.10.50.6 1.2 1.070.4567.54k w kN =+?+-????=????

风荷载计算算例

.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： 0k z s z w u u βω= （） s u ——体型系数 z u ——风压高度变化系数 z β——风振系数 0ω——基本风压 k w ——风荷载标准值 体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。 风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。 由表高度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和。 则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为： 对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，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()1T =0.10~0.15n=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： 1012Z z gI B β=+ （） 式中： g ——峰值因子，可取 10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；

R ——脉动风荷载的共振分量因子 z B ——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： 式中： 1f ——结构第1阶自振频率（Hz ） w k ——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、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，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1 4.67f s = 脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定： 式中： 1()z φ——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 ρ——脉动风荷载水平方向相关系数； z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数； k 、1α—— 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： 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： 式中：

幕墙工程如何按《建筑结构荷载规范》计算风荷载标准值

幕墙工程如何按《建筑结构荷载规范》计算风荷载 标准值 中国建筑装饰协会与制品委员会专家组成员张芹 建设部2006年7月25日发布《建筑结构荷载规范》局部修订的公告，对《建筑结构荷载规范》局部修改（2006年11月1日起执行），修改后的《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值的计算规定如下： 7.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算： 1当计算主要承重结构时 Wk=βzμsμzW0（7.1.1-1） 2当计算围护结构时 Wk=βgzμs1μzW0（7.1.1-2） 式中：μs1——局部风压体型系数。 7.3.3验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1： 一、外表面 1.正压区按表7.3.1采用； 2.负压区 —对墙面，取-1.0 —对墙角边，取-1.8 二、内表面 对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 注：上述的局部体型系数μs1（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即

μs1（A）=μs1（1）+［μs1（10）-μs1（1）］logA 算例 W0=450N/m2Z=50mC类地区层高3.6m 分格宽1.5mμz=1.25βgz=1.73 墙角区验算面板玻璃1.5×1.8=2.7m2log2.7=0.431 μz1(A)=-{1.8+［0.8×1.8-1.8］×0.431}=-1.64 μz1=-1.64+(-0.2)=-1.84 WK=βgzμzμz1W0=1.73×1.25×1.84×450=1791N/m2 验算从属面积大于1m2且与面板直接连接的支承结构从属面积 1.5×3.6=5.4m2log5.4=0.732 μz1(A)=-{1.8+［0.8×1.8-1.8］×0.732}=-1.54 μz1=-1.54+(-0.2)=-1.74 WK=βgzμzμz1W0=1.73×1.25×1.74×450=1693N/m2 墙面区验算面板玻璃1.5×1.8=2.7m2log2.7=0.431 μz1(A)=-{1.0+［0.8×1.0-1.0］×0.431}=-0.914 μz1=-0.914+(-0.2)=-1.114 WK=βgzμzμz1W0=1.73×1.25×1.114×450=1084N/m2 验算从属面积大于1m2且与面板直接连接的支承结构从属面积 1.5×3.6=5.4m2log5.4=0.732 μz1(A)=-{1.0+［0.8×1.0-1.0］×0.732}=-0.854 μz1=-0.854+(-0.2)=-1.054 WK=βgzμzμz1W0=1.73×1.25×1.054×450=1026N/m2 说明：本例从属面积大于1m2且与面板直接连接的支承结构含立柱、横梁，从属面积是按立柱考虑的，横梁从属面积小于此面积，由于横梁即使按立柱的作用验算也大大富裕，为简化计算不再另行计算。

风荷载标准值计算方法

按老版本规范风荷载标准值计算方法： 1.1风荷载标准值的计算方法 幕墙属于外围护构件，按建筑结构荷载规范(GB50009-2001 2006年版)计算： w k =β gz μ z μ s1 w …… 2006年版] 上式中： w k ：作用在幕墙上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：； β gz ：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： β gz =K(1+2μ f ) 其中K为地面粗糙度调整系数，μ f 为脉动系数 A类场地：β gz =×(1+2μ f ) 其中：μ f =×(Z/10) B类场地：β gz =×(1+2μ f ) 其中：μ f =(Z/10) C类场地：β gz =×(1+2μ f ) 其中：μ f =(Z/10) D类场地：β gz =×(1+2μ f ) 其中：μ f =(Z/10) 对于B类地形，高度处瞬时风压的阵风系数： β gz =×(1+2×(Z/10))= μ z ：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地：μ z =×(Z/10) 当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地：μ z =(Z/10) 当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地：μ z =×(Z/10) 当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地：μ z =×(Z/10) 当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于B类地形，高度处风压高度变化系数： μ z =×(Z/10)= μ s1 ：局部风压体型系数； 按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)第条：验算围护构件及 其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μ s1 ： 一、外表面

框架结构计算书

1. 工程概况 黑龙江省某市兴建六层商店住宅,建筑面积 4770平方米左右,拟建房屋所在地震动参数08. 0m ax =α, 40. 0T g =,基本雪压-20m 6KN . 0S ?=,基本风压-20m 40KN . 0?=?,地面粗糙度为B 类。 地质资料见表1。 表1 地质资料 2. 结构布置及计算简图 根据该房屋的使用功能及建筑设计的要求, 进行了建筑平面、立面及剖面设计, 其标准层建筑平面、结构平面和剖面示意图分别见图纸。主体结构共6层,层高1层为3.6m , 2~6层为2.8m 。 填充墙采用陶粒空心砌块砌筑:外墙400mm;内墙200mm 。窗户均采用铝合金窗,门采用钢门和木门。 楼盖及屋面均采用现浇钢筋砼结构,楼板厚度取120mm,梁截面高度按跨度的 1/812/1~估算,尺寸见表2,砼强度采用mm43N . 1f , mm3KN.14f(C-2t -2c 30?=?=。 屋面采用彩钢板屋面。

表2 梁截面尺寸(mm 柱截面尺寸可根据式c N f ][N A c μ≥ 估算。因为抗震烈度为7度,总高度30m <,查表 可知该框架结构的抗震等级为二级,其轴压比限值8. 0][N =μ;各层的重力荷载代表值近似取12-2m KN ?,由图 2.2可知边柱及中柱的负载面积分别为2m 35. 4?和2m 8. 45. 4?。由 公式可得第一层柱截面面积为 边柱32c 1.34.5312106 A 98182mm0.814.3?????≥=? 中柱23c mm51049114.3 8. 06 10128. 45. 425. 1A =??????≥ 如取柱截面为正方形,则边柱和中柱截面高度分别为371mm和389mm 。根据上述计算结果并综合考虑其它因素,本设计框架柱截面尺寸取值均为600m m 600m m?,构造柱取