5 风荷载计算
-
攀枝花学院毕业设计
5
风荷载计算
5
风荷载计算
5.1
风荷载标准值
主体结构计算时，为了简化计算，作用在外墙面上的风荷载可近似作用在屋面梁和
楼面梁处的等效集中荷载替代，垂直于建筑物表面的风荷载标注值按公式
5-1
计算。
k
z
s
z
0
< br>
（
5-1
）
式中：
k
—
—风荷载标准值；
s
——风荷载体型系数；
z
——风压高度变化系数；
0
——基本风压值，本设计中的基本风压取
0
0
.
30
；
z
——高度
z
处的风
振系数；
根据《建筑结构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第
8.2.1
条规定：地面粗糙度可分为
四类：
A
类指近海海面和海岛、海岸、湖岸
及沙漠地区；
B
类指田野、乡村、丛林、丘
< br>陵以及房屋比较稀疏的乡镇；
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。本设计中地面粗糙度取
C
类。
高度
z
处的风振系数
z
的计算式见公式
5-
2
。
z<
/p>
1
——脉动增大系数；
z
（
5-2
）
z
——脉动影响系数；
z
——振型系数；
z
——风压高度变化系数。
根据《建筑结构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第<
/p>
8.3
节可知：对于框架结构的基本
自振
周期可以近似按照
T
1
0.08
n
~
0.10
n
（
n
为建筑层数）
估算，
应考虑风压脉动对结
构发生顺风向风振的影响
,
本设计中自振周期取
T
1
<
/p>
0.09
n
0
.09
6
0.54
s
，
经过计算，
0
T
< br>0.30
0.54
2
=0.087
。风载体型系数由《建筑结构荷载规范》
< br>（
GB50009
—
2012<
/p>
）
1
2
第
8.3
节续表
8.3.1
可以查得：
s
0
.
8
（迎风面）和
s
0
.
5
（背风面）
。
根据《建筑结构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第
8.4.1
条规定：当结构基本自
振周
期
T
0
.
25
s
时，
以及对于高度超过
30m
且高宽比大于
1. 5
的高柔房屋，
由风引起的结
构振动比较明显，而且随着结构自振周期的增长，风振也随之增强。因此在
设计中应考
虑风振的影响，而且原则上还应考虑多个振型的影响。
由于本工程总高度为
23.00
m
，
自振周期虽已超过
0.25
s
,
但不属于高耸结构和大跨度
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风荷载计算
< br>结构，所以根据荷载规范
8.4.1
，本工程不考虑顺风
向风振的影响。即本工程在高度
z
处
的
风振系数
z
近似取
< br>
z
1.00
。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》
（
JGJ3-2010
）第
4.2.3
计算主体结构的风荷
载效应时，风荷载体型系数<
/p>
s
可按下列规定采用：
1
、圆形平面建筑取
0.8
；
2
、正多
边形及截角三角形平面建筑，由公式
6-3
计算：
s
< br>0
.
8
1
.
2
/
n
（
5-3
）
式中：
n
——
为多边形的边数
3
、高宽比
H
/
B
不大于
4
的矩形、方形、十字形平面建筑取
1.3
。
本设计中
H<
/p>
/
B
23
.
0
m
/
15
.
6
m
1
.
47
4
，所以按第
3
条取值，
s
1
.
3
。
根据高层建筑的脉动影响系数表可知：
H
/
B
23
.
0
m
/
15
.
6
m
1
.
47
< br>
4
，
房屋总高度小于
30
m
，脉动影响系数
0.45
。
k
z
s
z
0
1
.
0
1
< br>.
3
0
.
30
z
0
.
39
z
根据《
建筑结构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第
8.2.1
条中的表
8.2.1
的风压高度变化
系数
z
，对于相邻高度之
间的按线性内插法取值，代入上式可得各楼层标高处的
k
。
1
0
.
39
z
0
.
39
0
< br>.
65
0
.
25
kN
/
m
2
；
2
0
.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
kN
/
m
2
；
3
0
< br>.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
k
N
/
m
2
；<
/p>
4
0
.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
kN
/
m
2
< br>；
5
0
.
39
z
0
.<
/p>
39
0
.
67
0
.
26
kN
/
m
2
；
6
0
.
39
z
0
< br>.
39
0
.
72
0
.
28
kN
/
m
2
。
按
静力等效原理将沿高度方向的均布荷载折算为集中荷载：
其中各层计算范围取上
层的一半和下层的一半之和，顶层取到女儿墙顶，底层只取到下层的一半。而底层的计
算高度应从室外地面开始取，即为
3.45
m
。
3
m
F
6
6
< br>S
6
0
.
28
kN
/
m
2
45
.
00
m
1
.
2
m
34
.
02
kN
；
2
F
5
5
S
5
0
.
26
kN
/
m
2
45
.
00
m
3
m
<
/p>
35
.
10
kN
；
F
4
4
S
4
0
.
25
kN
/
m
2
45
.
00
m
< br>3
m
33
.
75
kN
；
F
3
3
S
3<
/p>
0
.
25
kN
/
m
2
45
.
00
m
3
m
33
.
75
kN
；
F
2
2
< br>
S
2
0
.
25
kN
/
m
2
4
5
.
00
m
3
m
33<
/p>
.
75
kN
；<
/p>
3
3
.
45
F
1
1
S
1
< br>
0
.
25
kN
/
m
2
45
.
00
m
36
.
28
k
N
。
2
<
/p>
将各层的集中力分别沿高度方向向下叠加，则有：
F
6
< br>
F
6
34
.
02
kN
；
F
5
F
6<
/p>
F
5
34
.
02
kN
35
.
10
kN
69
.
12
kN
；
F
4
F
5
F
4
69
.
12
kN
33
.
75
kN
102
.
87
kN
F
3
F
4
< br>
F
3
102
.
87
kN
33
.
75
kN
136
.
62
kN
；
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< br>
F
2
F
3
F
2
136
.
62
kN
3
3
.
75
kN
170
.
37
kN
；
F
1
F<
/p>
3
F
1
170
.
37
kN
36
.
28
kN
206
.
65
kN
。
房屋沿高度方向的分布图，如图
5-
1
。
图<
/p>
5-1
房屋沿高度方向的分布图
5.2
柱的抗侧刚度
D
值
柱的侧移刚度
D
值可根据公式
5-4
进行计算：
D
α
< br>c
12
i
c
（
5-4
）
h
2
式中：
α
c
——<
/p>
框架柱侧移刚度修正系数，
根据不同的情况按表
< br>3-4
计算，
其中
K
表示梁、
柱线刚度比。
i
c
——柱的线刚度；
h
——框架柱的计算跨度；
按照上述公式
5-4
，可计算出各柱的
侧移刚度，将计算单元范围内所有柱的
D
值相
< br>加，即为该层框架的总侧移刚度
D
。
i
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表
5-1
柱侧移刚度修正系数
α
c
楼层类别
一般层
边柱
中柱
α
c
K
i
2
i
4
2
i
c
K
i
1
i
2
i
3
i
4
K
< br>c
2
i
c
2
K
底
层
固
端
K
i
2
i
c
K
i
1
i
2
i
c
c
< br>0
.
5
K
2
K
根据梁、柱线刚度比
K
的不同，柱可分
为中框架梁边柱、中框架梁中柱、边框架梁
边柱、边框架梁中柱以及楼梯间柱，以第二层
B-6
框架柱
（位于
< br>B
轴线和
6
轴线交叉点
位置的柱）侧移刚度为例，见表
5-2
和表
5-3
。
第二层
B-6
框架柱及与其相连的梁的线刚度计算
6
.
30
5
.
6
0
6
.
30
5
.
60<
/p>
10
梁、柱线刚度比：
K
10
1
.
102
；
2
10
.
80
柱侧移刚度修正系数：
c
K
1
.
102
0
.
355
；
2
K
2
1
.
102
12
i
< br>c
12
10
< br>.
8
10
10
51120
N
/
mm
；
修正后柱侧移刚度：
D
α
c
< br>2
0
.
355
2
h
3000
表
5-2
中框架柱侧移刚
度
D
值
楼层
2~6
层
1
层
楼层
2~6
层
1
层
左边柱
（
5
根）
右
边柱（
4
根）
K
α
c
0.226
0.443
D
1
i
N
/
mm
32544
27612
K
α
c
0.206
0.460
D
1
i
N
/
mm
29664
27945
N
/
mm
281376
249840
D
i
0.583
0.691
0.519
0.778
中柱（
9
根）
K
α
c
0.355
0.568
D
1
i
N
/
mm
51120
49536
N
/
mm
460080
445824
D
i
1.102
1.469
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表
5-3
边框架柱及楼梯间柱侧移刚度
D
值
楼层
楼梯间边柱（
6
根）
D-2
，
D-4
，
D-8
，
D-10
，
D-14
，
D-16
楼梯间中柱（
6
根）
C-2
，
C-4
，
C-8
，
< br>
C-10
，
C-14
，
C-16
N
/
mm
258396
258396
240720
D
i
K
突出屋面
2~6
层
1
层
楼层
α
c
0.382
0.382
0.611
A-1
，
A-18
D
1
i
17317
17317
15581
K
α
c
0.568
0.568
0.727
D-1
，
D-18
D
1
i
25749
25749
24539
1.235
1.235
1.855
2.626
2.626
3.502
左边柱（
2
根）
右边柱（
2
根）
< br>
K
2~6
层
1
层
α
c
0.180
0.420
D
1
i
25920
25515
K
α
c
0.293
0.516
D
1
i
42192
39747
N
/
mm
136224
130524
D
i
0.438
0.584
0.827
1.102
5.3
风荷载作用下的水平位移验算
框架在风荷载的作用下的会产生一定的位移，
通过风荷载的作用
下可以对框架进行
侧移的初步估算，水平荷载作用下的层间侧移可按公式
5-5
计算。
u
j
V
j
(
5-5
)
；
D
ij<
/p>
式中
V
j
——第
j
层的总
剪力；
D
ij
——第
j
层所有柱的抗侧刚度之和
；
u
j<
/p>
——第
j
层的层间位移。
第一层的层间侧移值求出以后，可以计算各楼板标高处的侧移值的顶点侧移值
，各
层楼板标高处的侧移值是该层以下各层层间位移之和。顶点侧移是所有层层间侧移之
和。
j
层侧
移：
u
j
u
j
；顶点
侧移：
u
u
j
。
<
/p>
j
1
j
1
j
n
依据框架层间侧移刚度计算各层相对侧移和绝对侧移，计算过程见下表
5-
5
。