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1、风荷载例题下面以高层建筑为例，说明顺风向结构风效应计算。由气=p w w矢口，结构顺风向总风压为4个参数的乘积，即基本风压w、 风压高度变化系数目、风荷载体型系数口、风振系数p。因基本风压与风压高 度变化系数与结构类型和体型无关，以下主要讨论高层建筑体型系数和风振系数 的确定，然后通过实例说明高层建筑顺风向风效应的计算。1. 高层建筑体型系数高层建筑平面沿高度一般变化不大，可近似为等截面，且平面以矩形为多。根据风洞试验及实验结果，并考虑到工程应用方便，一般取矩形平面高层建筑迎 风面体型系数为+0.8 （压力），背风面体型系数为-0.5 （吸力），顺风向总体型系 数为H = 1.3。根据高层建筑
2、混凝土结构技术规程JGJ 3-2002第3.2.5条：计算主体结构的风荷载效应时，风荷载体型系数口可按下列规定采用：1. 圆形平面建筑取0.8；2. 正多边形或截角三角形平面建筑，由下式计算：1.2H = 0.8 +式中，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；4. 下列建筑取1.4:1）V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑；2）L形、槽形和高宽比h / B大于4的十字形平面建筑；3）高宽比H / B大于4，长宽比L / B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。5. 在需要更细致进行风荷载计算的场合，风荷载体型系数可按本规程附录A采 用，或由风洞试验
3、确定。2. 高层建筑风振系数高层建筑风振系数可根据高层建筑混凝土结构技术规程JGJ 3-2002进行 计算，也可参考建筑结构荷载规范。3 .实例【例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，质量和刚 度沿竖向均匀分布。H = 100 m，B = 33 m，地面粗糙度指数a =0.22，基本风 压按粗糙度指数为a = 0.16的地貌上离地面高度z =10m处的风速确定，基本风 压值为w0 = 0.44 kN / m 2。结构的基本自振周期气=2.5 s。求风产生的建筑底部弯 矩。解：(1) 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 点位置的风载值作为该
4、区段的平均风载值，。(2) 体型系数R = 1.3。(3) 本例风压高度变化系数在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别为|1 = 0.62|i = 1|1 = 1.25 4 = 1.45 5 = 1.62(4) 风振系数的确定，由w 0 T： =0.62X0.44X2.5 2 = 1.71 kN - s 2/m 2查表得脉动增大系数& = 1.51计算各区段中点高度处的第1振型相对位移中=0.10 9 =0.30 9 =0.509 =0.709 =0.901112131415因建筑的高度比H / B = 3，查表得脉动影响系数v = 0.49。将上式数据代入风振系数的计算公式，得到各区段中
5、点高度处的风振系数：& =1.12 p = 1.220 = 1.30 p = 1.360 = 1.4112345(5) 计算各区段中点高度处的风压值w = 1.12 X 1.3 X 0.62 X 0.44 = 0.40 kN / m 2w = 1.22 x 1.3 x 1.00 x 0.44 = 0.70 kN / m 2w = 1.30 x 1.3 x 1.25 x 0.44 = 0.93 kN / m 2w = 1.36 x 1.3 x 1.45 x 0.44 = 1.13 kN / m 2w = 1.41 x 1.3 x 1.62 x 0.44 = 1.31 kN / m 2(6) 由风
6、产生的建筑底部弯矩为M = (0.40 x 10 + 0.70 x 30 + 0.93 x 50 + 1.13 x 70 + 1.31 x 90) x 20 x 33 = 1.772 x 10 5 kN - m【例2】某城市郊区有一 30层的一般钢筋混凝土高层建筑，如图所示。地面以 上高度为100M，迎风面宽度为25米，按100年重现期的基本风压 w = 0.55 KN / m 2， 风荷载体型系数为1.3。1. 假定结构基本自振周期T = 1.8 s，试问，高度为80米处的风振系数与下列何项数值接近？A 1.276 B 1.315 C 1.381 D 1.4992. 试确定高度100米处围护
7、结构的风荷载标准值(KN / m 2)与下列何项数值最 为接近？A 1.616 B 1.945 C 2.256 D 2.5053. 假定作用于100m高度处的风荷载标准值w = 2 KN / m 2，又已知突出屋面小塔楼风剪力标准值 P = 500 KN及风弯矩标准值 M = 2000 kN - m，作用于100m高度的屋面处。设风压沿高度的变化为倒三角形（地面处为0）。试问， 在地面（z=0）处，风荷载产生倾覆力矩的标准值（kN - m）与下列何项数值 接近？A 218760 B 233333 C 303333 D 3061334. 若建筑物位于一高度为45m的山坡顶部，如图。试问，建筑屋面
8、D处的风压 高度变化系数与下列何项数值最为接近？A 1.997 B 2.290 C 2.351 D 2.616解：1.城市郊区，B类粗糙度，z = 80 m时，中=0.8，r = 1.95。w T2 = 1.782，& = 1.44 + 1.54 1.44 x (1.782 - 1)2 - 1=1.5182H = 100 m ， H / B = 4 ，所以v = 0.5052.已知P = 1.51=1.32.09gz2.2563.2000+ 500 x 100 + 1 x 50 x 10022xx 1003=218666.7kN - m1.95P = 1 十 泗 1 + 1.5182 x 0.
9、505 x 0.8 =顷,M = 1.4 M = 306133 kN - m4.由建筑结构荷载规范第7.2.2条，tan a = 0.45 0.3，取 tan a = 0.3。z = 100 mm，z=2.22H 2.5， k = 1.4修正系数1001 + 1.4 x 0.3 x 1 I 2.5 x 45 )=1.0955所以=1.0955 x 2.09 = 2.290第四章作业:某大城市郊区有一 28层的高层建筑，如图所示。地面以上高度为90米，平面为一外径26m的圆形。基本风压数值为050kN/m 2。（1）.当结构基本自振周期T= 1.6 s时风荷载脉动增大系数&最接近于何项数值A 1
10、.360B 1.521C 1.407D 1.470（2）.已知屋面处的风振系数P = 1.68试问，屋面高度处的风荷载标准值（KN / m2）与下列何项数值接近?A 1.730B 1.493C 1.271D 1.357（3）.已知作用于90m高度屋面处的风荷载标准值3广1-55 kN /m2，作用于90m高度屋面处的突出屋面小塔风荷载标准值 P/ 600 kN。假定风荷载沿高度是倒三角形分布（地面处为0），则在高度z = 30 m处风荷载产生的倾覆力矩设计值（kN - m）与下列何项数值最为接近A 129388B 92420C 78988D 152334荷载效应组合计算算例【例1】条件：某工厂
11、工作平台静重5.4 kN / m 2，活载2.0kN / m 2。要求：荷载组合设计值。【例2】条件：对位于非地震区的某大楼横梁进行内力分析。已求得载永久荷载 标准值、楼面活荷载标准值、风荷载标准值的分别作用下，该梁梁端弯矩标准值 分别为：M =10 kN - m、M . = 12 kN - m、M . = 4 kN - m。 楼面活荷载的组合 值系数为0.7,风荷载的组合值系数为0.6。要求：确定该横梁载按承载能力极限状态基本组合时的梁端弯矩设计值M。【例3】条件：有一在非地震区的办公楼顶层柱。经计算，已知在永久荷载标准 值、屋面活荷载标准值、风荷载标准值及雪荷载标准值分别作用下引起的该柱轴
12、 向力标准值为：n =40 kN、N = 12 kN、N = 4 kN、N = 1kN。 屋面活荷 载、风荷载和雪荷载的组合值系数分别为：0.7、0.6、0.7。要求：确定该柱在按承载能力极限状态基本组合时的轴向压力设计值N。【例4】悬臂外伸梁，跨度l=6m，伸臂的外挑长度a=2m，截面尺寸 b X h = 2 5 0 mm x 5 0 0m m承受永久荷载标准值g =20 kN / m， 可变荷载标准值 q = 10kN / m，组合系数 0.7。求AB跨的最大弯矩。1. 解:(1) 以永久荷载控制，静载分项系数取1.35，活载分项系数取1.4,荷载 组合值系数0.7，1.35X5.4+1.
13、4X0.7X2 = 9.25 kN / m 2(2) 以可变荷载控制，荷载组合设计值为静载分项系数取1.2，活载分项 系数取1.4，1.2X5.4+1.4X2 = 9.28kN /m2本题关键在于荷载分项系数及组合值系数取值的问题，从直观看题，永久荷载大 于可变荷载2.7倍，容易误解为当属永久荷载控制。实则不然，经轮次试算比较， 本题仍应由可变荷载控制。2. 解：(1) 当可变荷载效应起控制作用时M=1.2X 10+1.4X 12+1.4X0.6X4 = 32.16kN - mM=1.2X 10+1.4X0.7X12+1.4X4 = 29.36 kN - m(2) 当永久荷载效应起控制作用时M
14、=1.35 X 10+1.4 X 0.7 X 12+1.4 X 0.6 X4 = 28.62kN - m取大值M=32.16 kN - m3. 解：屋面活荷载不与雪荷载同时组合。(1) 可变荷载起控制作用时N=1.2X40+1.4X 12+0.6X 1.4X4 = 68.16kNN=1.2X40+1.4X0.7X 12+1.4X4 = 65.36kN(2) 永久荷载起控制作用时N= 1.35 X 40+0.7 X 1.4 X 12+0.6 X 1.4 X 4 = 69.12 kN本题是永久荷载起控制作用，取N =69.12 kN4. 解：AB跨的荷载：1.35X20+1.4X0.7X 10 =
15、 36.8 kN / m1.2X20+1.4X10 = 38 kN / m，取 38 kN / m。BC 跨的荷载：取 1.0X20+0X10 = 20kN /m（注意：对结构有利的永久荷载分项系数取1;对结构有利的可变荷载分项 系数取0）1 x382 - 12R = 22= 107.23 kNRx = -t = 2.824 m381M = R x - ：x38 x21=107.33 x 2.824 - -x 38 x 2.824 2 =151.57 kN - m2第7章作业题:条件：某办公楼，矩形平面，六层。已求得：底层中柱底部截面处的内力标准值（见下表）工况 内力竖向何载风何载恒载活载左风右风M (kN - m)20.33.390.7-90.7
