5风荷载计算
-
5
风荷载计算
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
（
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<
/p>
5-2
。
<
/p>
z
1
z
（
5-2<
/p>
）
z
——脉动增大系数；
——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
0.09
n
0.09
6
0.54
s
，经过计算，
0
T
0.30
0.54
2
=0.087
。风载体型系数由《建筑结
构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）
第节续表可以查得：
s
0
.
8
（迎风面）和
s
0
.
5
（背风面）
。
1
2
根据《建筑结构
荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第条规定：当结构基本自振周期
5
的高柔房屋，由风引起的结构
T
0
.
25
s
时，以及对于高度超过
30m
且高宽比大于
1.
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，自振周
期虽已超过
,
但不属于高耸结构和大跨度结构，所以
根据荷载规范，
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
z
1.00
。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》
（
JGJ3-2010
）第计算主体结构的风荷载效应
时，风荷载体型系数
s
可按下列规定采用：
1
、圆形平面建筑取；
2
、正多边形及截角三角形平面建筑，由公式
6-3
计算：
s
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。
本设计中
H
/
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
< br>.
47
4
，
房屋总高度小于
30
m
，脉动影响系数
0
.45
。
k
z
<
/p>
s
z
0
1
.
0
1
.
3
0
.
30
z
0
.
39
z<
/p>
根据《建筑结构荷载规范》
（
GB50009
—
2012
）第条中的表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
.
65
0
.
25
kN
/
m
2
；
2
0
.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
< br>kN
/
m
2
；
3
0
.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
kN
/
m
2
；
4
0
.
39
z
0
.
39
0
.
65
0
.
25
kN
/
m
2
；
<
/p>
5
0
.
39
z
0
.
39
0
.
67
0
.
26
kN
/
m
2
；
< br>
6
0
.
39
z
0
.
39
0
.
72
<
/p>
0
.
28
kN<
/p>
/
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
m
F
6
6
S
6<
/p>
0
.
28
kN
/
m
2
45
.
00
m
1
.
2
m
34
.
< br>02
kN
；
< br>
2
F
5
5
S
5
0
.
26
kN
/
m
2
45
.
00
m
3
m
35
.
10
kN
；
F
4
4
S
4
0
.
25
kN
/
m
2
45
.
0
0
m
3
m<
/p>
33
.
75<
/p>
kN
；
F
3
3
S
3
0
.
25
kN
/
m
2
< br>45
.
00
m
< br>
3
m
33
.
75
kN
；
F
2
2
S<
/p>
2
0
.
25
kN
/
m
2
45
.
00
m
3
m
33
.
75
kN
；
3
3
< br>.
45
F
1
1
S
1
0<
/p>
.
25
kN
/<
/p>
m
2
45
.
00
m
36
.
28
kN
。
2
将各层的集中力分别沿高度方向向下叠加，则有：
F
6
F<
/p>
6
34
.
02
kN
；
F
5
F
6
F
5
34
.
02
kN
35
.
10
kN
69
.
12
kN
；
F
4
F
5
F
4
69
.
1
2
kN
33
.
75
kN
102
.
87
kN
F
3
F
4
<
/p>
F
3
102<
/p>
.
87
kN
<
/p>
33
.
75
kN
136
.
6
2
kN
；
F
2
F
3
F
2
136
.
62
kN
33
.
75
kN
170
.
37
kN<
/p>
；
F
1
F
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
5-1
房屋沿高度方向的分布图
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
c
12
i
c
（
5-4
）
h
2
式中：
α
c
—
—框架柱侧移刚度修正系数，
根据不同的情况按表
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
加
，即为该层框架的总侧移刚度
表
5-1
柱侧移刚度修正系数
α
c
D
。
i
楼层类别
一般层
边柱
中柱
α
c
i
2
i
4
K
2
i
c
i
1
i
2
i
3
i
4
K
K
< br>
c
2
i
c
2
K
底
层
固
端
K
i
2
i
c
K
i
1
i
< br>2
i
c
c
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
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<
/p>
.
60
6
.
30
5
.
60
10
梁、柱线刚度比：
K
10
1
.
102
；
2
10
.
80
<
/p>
柱侧移刚度修正系数：
c
K
1
.
< br>102
0
< br>.
355
；
< br>2
K
2
1
.
102
12
i
c
12
10
.
8
10
10
51120
N
/
mm
< br>；
修正后柱侧移刚度：
D
α
c
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
32544
27612
D
1
i
N
/
mm
K
α
c
29664
27945
D
1
i
N
/
mm
<
/p>
N
/
mm
281376
249840
D
i
中柱（
9
根）
K
α
c
D
1
i
N
/
mm
51120
49536
N
/
mm
460080
445824
D
i
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
，
< br>C-4
，
C-8
，
C-10
，
C-14
，
C-16
<
/p>
N
/
mm
258396
258396
240720
D
i
K
突出屋面
2~6
层
1
层
楼层
α
c
A-1
，
A-18
D
1
i
17317
17317
15581
K
α
c
D-1
，
D-18
D
1
i
25749
25749
24539
左边柱（
2
根）
右边柱（
2
根）
K
2~6
层
1
层
α
c
D
1
i
25920
25515
K
α
c
D
1
i
42192
39747
N
/
mm
136224
130524
D
i
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
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
< br>j
——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
< br>n
j
层侧移：
u
j
u
j
；顶点侧移：
u
u
< br>j
。
j
1
j
1
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
< br>5-5
。