鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計風荷載取值課件

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》主講：張揚風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》

在建筑物設(shè)計使用年限內(nèi)，一定會受到風的作用。風荷載指風對建筑物整體、或建筑物構(gòu)件的作用，它與建筑物的外部形狀、地理位置、高度等都相關(guān)。對于一些剛度小、面積大的建筑如輕型鋼結(jié)構(gòu)，受風荷載的影響更加顯著，因此風荷載的取值與結(jié)構(gòu)體系也存在一定的關(guān)系。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》一、基本風壓

我國是一個幅員遼闊、地理環(huán)境多樣的超級大國，全國各地的氣候差異極大，沿海、沙漠地區(qū)風力較大，內(nèi)陸、山地風力較小。我國《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》對全國各地的風力進行統(tǒng)計。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計時，基本風壓的取值主要有兩種方法：

1）根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》查附表1或查附圖3、附圖4；

2）對于風速明顯較大的沿?；蛏衬?、草原地區(qū)，可通過查詢當?shù)剡^去50年內(nèi)風速記錄，計算其基本風壓。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》一、基本風壓1.查表取值?！督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄E.5。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》一、基本風壓2.看圖取值。《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄E.6。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》二、地面粗糙度俗話說“木秀于林，風必摧之”，較高的房屋更容易受到風的作用，同時它又為其他較矮的房屋阻擋了風力。樹林、山坡同樣可以起到阻礙風的作用。

風荷載取值

建筑物周圍的地形對風速有一定的影響，因此我們采用A、B、C、D四個等級來描述建筑物周圍的地形：A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；B類指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)；C類指有密集建筑群的城市市區(qū)；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。

《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》三、風壓高度變化系數(shù)

眾所周知，“高處不勝寒”，越高的地方，風速越快，風荷載越大，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計用“風壓高度變化系數(shù)μz”來衡量高度和地面粗糙度對風荷載的影響，具體取值見表1。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

如前所述，建筑物的形狀與其對風的阻擋效應有較大的關(guān)系，因此風荷載的計算應考慮建筑物的體型（外部立體形狀），風荷載體型系數(shù)可查附表2。需要注意的是：迎風面墻體受到風的壓力，風荷載體型系數(shù)為正；背風面墻體受到風的吸力，風荷載體型系數(shù)為負，較為平緩的屋面受到風的吸力，風荷載體型系數(shù)為負。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》四、風荷載體型系數(shù)

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)由于風并非連續(xù)作用在建筑上，建筑物有可能隨風搖擺，即產(chǎn)生共振。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》規(guī)定：對于高度大于30m且高寬比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T1大于0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)，應考慮風壓脈動對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生順風向風振的影響。順風向風振響應計算應按結(jié)構(gòu)隨機振動理論進行。對于一般豎向懸臂型結(jié)構(gòu)，例如高層建筑和構(gòu)架、塔架、煙囪等高聳結(jié)構(gòu)，均可僅考慮結(jié)構(gòu)第一振型的影響。

需要注意的是，《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》規(guī)定如下：當采用風荷載放大系數(shù)的方法考慮風荷載脈動的增大效應時，風荷載放大系數(shù)應按下列規(guī)定采用：主要受力結(jié)構(gòu)的風荷載放大系數(shù)應根據(jù)地形特征、脈動風特性、結(jié)構(gòu)周期、阻尼比等因素確定，其值不應小于1.2。

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)1、z高度處的風振系數(shù)βz可按下式計算，可采用風振系數(shù)法計算其順風向風荷載。

風荷載取值式中：g——峰值因子，可取2.5；I10——10m高度名義湍流強度，對應A、B、C和D類地面粗糙度，可分別取0.12、0.14、0.23和0.39；R——脈動風荷載的共振分量因子；Bz——脈動風荷載的背景分量因子?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)2、脈動風荷載的背景分量因子可按下列規(guī)定確定：

風荷載取值《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)2、脈動風荷載的背景分量因子可按下列規(guī)定確定：

風荷載取值對迎風面和側(cè)風面的寬度沿高度按直線或接近直線變化，而質(zhì)量沿高度按連續(xù)規(guī)律變化的高聳結(jié)構(gòu)，式(4-4)計算的背景分量因子Bz應乘以修正系數(shù)θB和θv。θB為構(gòu)筑物在z高度處的迎風面寬度B(z)與底部寬度B(0)的比值；θv可按表3確定?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》五、風振系數(shù)3、脈動風荷載的共振分量因子可按下列公式計算：

風荷載取值式中：f1——結(jié)構(gòu)第1階自振頻率(Hz)；kw——地面粗糙度修正系數(shù)，對A類、B類、C類和D類地面粗糙度分別取1.28、1.0、0.54和0.26；

ζ1——結(jié)構(gòu)阻尼比，對鋼結(jié)構(gòu)可取0.01，對有填充墻的鋼結(jié)構(gòu)房屋可取0.02，對鋼筋混凝土及砌體結(jié)構(gòu)可取0.05，對其他結(jié)構(gòu)可根據(jù)工程經(jīng)驗確定。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》六、風荷載計算主結(jié)構(gòu)風荷載計算：

風荷載取值式中：wk——風荷載標準值(kN／㎡)；βz——高度z處的風振系數(shù)，按式1計算；μs——風荷載體型系數(shù)，查附表2；μz——風壓高度變化系數(shù)，查表1；w0——基本風壓(kN／㎡)，查附表1.注意：根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》4.2.1條規(guī)定：對于門式剛架結(jié)構(gòu)主結(jié)構(gòu)，還需乘以1.1的放大系數(shù)?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》七、風荷載計算圍護結(jié)構(gòu)風荷載計算：

風荷載取值式中：βgz——高度z處的陣風系數(shù)；μs1——風荷載局部體型系數(shù)。計算圍護構(gòu)件及其連接的風荷載時，可按下列規(guī)定采用局部體型系數(shù)μs1：1）封閉式矩形平面房屋的墻面及屋面可按附表3的規(guī)定采用；2）檐口、雨篷、遮陽板、邊棱處的裝飾條等突出構(gòu)件，取—2.0；3）其他房屋和構(gòu)筑物可按附表1規(guī)定體型系數(shù)的1.25倍取值。注意：1）根據(jù)《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》4.2.1條規(guī)定：對于門式剛架結(jié)構(gòu)圍護結(jié)構(gòu)，還需乘以1.5的放大系數(shù)。2）計算非直接承受風荷載的圍護構(gòu)件風荷載時，局部體型系數(shù)μs1可按構(gòu)件的從屬面積折減。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》七、風荷載計算圍護結(jié)構(gòu)風荷載計算：

風荷載取值

計算圍護構(gòu)件風荷載時，建筑物內(nèi)部壓力的局部體型系數(shù)可按下列規(guī)定采用：1）封閉式建筑物，按其外表面風壓的正負情況取—0.2或0.2；2）僅一面墻有主導洞口的建筑物，按下列規(guī)定采用：2.1)當開洞率大于0.02且小于或等于0.10時，取0.4μs1；2.2)當開洞率大于0.10且小于或等于0.30時，取0.6μs1；2.3)當開洞率大于0.30時，取0.8μs1。3）其他情況，應按開放式建筑物的μs1取值?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計》八、橫風向和扭轉(zhuǎn)風振

風荷載取值

對于橫風向風振作用效應明顯的高層建筑以及細長圓形截面構(gòu)筑物，宜考慮橫風向風振的影響。《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》總結(jié)

風荷載取值

風荷載取值需要考慮的因素1、建筑物所在地的風的大小；