风荷载标准值.doc

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顺风向的风力不存在周期性风力。横风向，既有周期性振动又有随机振动。换句话说就是既有周期性风力又有脉动风。反映在荷载上，它可能是周期性荷载，也可能是随机性荷载，随着雷诺数的大小而定。有的计算方法根据现有的研究成果，风对结构作用的计算，分为以下三个不同的方面：（1）对于顺风向的平均风，采用静力计算方法（2）对于顺风向的脉动风，或横风向脉动风，则应按随机振动理论计算（3）对于横风向的周期性风力，或引起扭转振动的外扭矩，通常作为稳定性荷载，对结构进行动力计算 风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉动风引起导致结构风振的等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。由于在结构的风振计算中，一般往往是第1振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用风振系数z，它综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构的阻尼特性等因素。WK=zsZ W0W0基本风压WK 风荷载标准值z z高度处的风振系数s 风荷载体型系数Z 风压高度变化系数 基本风压值与风速大小有关。基本风压W0确定的标准条件务必记牢：空旷平坦平面，离地10m高，统计所得重现期为50年一遇和10min的平均最大风速V 为标准，并以W0=V2/1600来确定的。新的荷载规范将风荷载基本值的重现期由原来的30年一遇改为50年一遇且不得小于0.3kN/m2，新高规 3.2.2条规定:对于B级高度的高层建筑或特别重要的高层建筑,应按100年一遇的风压值采用。Z 风压高度变化系数 很明显在Z表中可以看出高度10米以下的Z基本小于一，10米以上的基本大于一。这是因为基本风压是按十米高度给出的，所以不同高度上的风压应将W0乘以高度系数得出。谈到Z个人认为只要记住其和结构高度以及地面粗糙程度有关并弄明白为什么有关即可。A类：近海湖以及沙漠地区B类：田野乡村及中小城镇和大城市郊区C类：有密集建筑群的城市市区D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区一般的建筑都选B类，道理简单的很：这样Z取值偏高，风荷载标准值偏高，计算偏安全。s 风荷载体型系数个人认为一级结构在这里考的多且很到位。以规则矩形结构平面为例 风荷载体型系数分为三类s1迎风面体形系数s2 背风面体形系数s3 和s4为侧风面体型系数s1=0.80s2=-（0.48+0.03H/L）s3=s4=-0.60平常计算风荷载主要是以顺风方向进行计算，则s=s1-s2=0.080+（0.48+0.03H/L） 为什么上式是减号？是因为迎风面的压力还是背风面的吸力其实都在一个方向上，所以要调整两者的符号，要他们绝对值加，其实上式完全可以写成：s=/s1/+/s2/=0.080+（0.48+0.03H/L）另外工作中经常会发现一种现象对于基本矩形的建筑，有的设计院不经计算直接在正压区取1.5的体型系数，经验取值也只能进行经验的解释：多年来这个系数是这样来的，一般建筑正风压系数为+0.8，侧面-0.7，背面-0.5。假定风来袭时正面门窗开启或者时被风损坏，那么正面的风压将会作用到室内各个部分，故其侧面的风压将会是-0.7-0.8=-1.5。2 m. ?/ U$ |2 X# n1 l- 但是现代建筑功能复杂，房屋众多，一般不会容易出现这种最不利的情况。所以新版规范进行了修改，改为了内压0.2，正压提高到1.0。原规范大面风压体型系数取值1.5。注意：对于一些超高层，在需要更细致的进行风荷载计算的情况下，需要进行风洞试验，以此来确定风荷载体型系数。z z高度处的风振系数风振系数主要是为了考虑风载波动中的动力作用（脉动风力）对建筑产生的振动效应。进一步说，风振系数加大了风荷载，把原来风荷载中的脉动部分加强后算在了静力荷载上，作用就可以按照静力作用计算风荷载效应了。这是一种近似的把动力问题化为静力计算的方法，可以大大简化设计工作。但是，如果建筑物的高度很大（例如超过200m），特别是对于周期较长比较柔的结构，最好进行风洞试验。