荷载与结构设计方法作业二(风荷载参考答案）.doc

风荷载作业参考答案1. 已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。H=100m，B=33m，地面粗糙度为A类，基本风压W0=0.44kN/m2。结构的基本自振周期T1=2.5s。求风产生的建筑底部弯矩。(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)解：(1）体型系数ms=1.3(2)风压高度变化系数mz在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：mz（10）=1.38；mz（30）=1.80；mz（50）=2.03；mz(70）=2.20；mz(90）=2.34(3)风振系数b 第一振型函数f1(z) ； 脉动影响系数n H/B=3，n=0.49 脉动增大系数x W0T12=1.380.442.52=3.795 查表得：x=2.2795 风振系数b(z) 各区段中点高度处，风振系数 b(10)=1.130；b(30)=1.217；b(50)=1.292；b(70)=1.355；b(90)=1.425（4）计算各区段中点处的风压标准值Wk（z）=bzmsmzW0 Wk（10）=0.8916；Wk（30）=1.2532；Wk（50）=1.5000；Wk（70）=1.7056；Wk（90）=1.9071(5) 风产生的建筑底部弯矩MkMk=(0.891610+1.253230+1.500050+1.705670+1.907190) 2033=272272.5kN.m2. 钢筋混凝土烟囱H=100m，顶端直径为5m，底部直径为10m，顶端壁厚0.2m，底部壁厚0.4m。基本频率f1=1Hz，阻尼比=0.05。地貌粗糙度指数a=0.15，空气密度r=1.2kg/m3。10m高处基本风速v0=25m/s。问烟囱是否发生横风向共振，并求横风向风振等效风荷载。解（1）横风向风振判别烟囱顶点风速：取结构2/3高度处计算共振风速，该处直径D=6.67m。临界风速为：近似取烟囱2/3高度处的风速和直径计算雷诺数，该处风速为：雷诺数Re=69000vD=15.291063.5106属跨临界范围，会出现强风共振。（2）共振区范围共振区起点高度H1：共振区终点高度H2：取H2=H，即该烟筒共振区范围为68.06-100m(3)强风共振等效风荷载跨临界强风共振引起在z高度处的等效荷载：由H1/H=0.68，查表l1=0.982。对应于H1的第1振型系数jz1=0.564，对应于烟囱顶点H的第1振型系数jz1=1.00。混凝土结构的阻尼比z1=0.05。共振起点处等效风荷载：wc1=0.961kN/m2烟囱顶点H处等效荷载：wc2=1.705kN/m2共振区范围等效风荷载按指数规律变化。3. 在某大城市中心有一钢筋混凝土框架核心筒结构的大楼(图1)，外形和质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。房屋总高H=120m，通过动力特性分析，已知T1=2.80s，房屋的平面LB=40m30m，该市基本风压为0.6kN/m2。试计算该楼迎风面顶点(H=120m)处的风荷载标准值。 图1解: (1)风压高度变化系数mz 地面粗糙度为C类，H=120m处风压高度变化系数mz=0.616（z/10）0.44=1.84(2)风荷载体型系数ms 迎风面风荷载体型系数ms=0.8(3)风振系数bz 0.62W0T12=0.620.62.82=2.92 查表得：脉动增大系数x=1.59H/B=120/