第三章 風(fēng)荷載

1、第三章第三章 風(fēng)荷載風(fēng)荷載颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)颶風(fēng)、臺(tái)風(fēng)，對(duì)建筑物造成嚴(yán)重破壞。，對(duì)建筑物造成嚴(yán)重破壞。3.1 風(fēng)的有關(guān)知識(shí)風(fēng)的有關(guān)知識(shí) 一、風(fēng)的形成一、風(fēng)的形成 風(fēng)是空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方風(fēng)是空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動(dòng)流動(dòng)而形成的。而形成的。 二、兩類性質(zhì)的大風(fēng)二、兩類性質(zhì)的大風(fēng)1、臺(tái)風(fēng)（颶風(fēng)）、臺(tái)風(fēng)（颶風(fēng)） 熱帶海洋上空產(chǎn)生的一種熱帶海洋上空產(chǎn)生的一種氣旋氣旋2、季風(fēng)、季風(fēng) 冬季：大陸冷，海洋暖，風(fēng)：大陸冬季：大陸冷，海洋暖，風(fēng)：大陸海洋海洋 夏季：大陸熱，海洋冷，風(fēng)：海洋夏季：大陸熱，海洋冷，風(fēng)：海洋大陸大陸 三、我國(guó)的風(fēng)氣候總況三、我國(guó)的風(fēng)氣候總況風(fēng)力風(fēng)力大大小小臺(tái)灣、海南、

2、南海諸島臺(tái)灣、海南、南海諸島東南沿海地區(qū)東南沿海地區(qū)東北、華北、西北地區(qū)東北、華北、西北地區(qū)青藏高原青藏高原長(zhǎng)江中下游、黃河中下游地區(qū)長(zhǎng)江中下游、黃河中下游地區(qū)云貴高原云貴高原 四、風(fēng)力等級(jí)四、風(fēng)力等級(jí)風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)力等級(jí)表3-1 風(fēng)力等級(jí)簡(jiǎn)稱風(fēng)級(jí)，是風(fēng)強(qiáng)度（風(fēng)力）的一種表示方法。國(guó)際通用風(fēng)力等級(jí)簡(jiǎn)稱風(fēng)級(jí)，是風(fēng)強(qiáng)度（風(fēng)力）的一種表示方法。國(guó)際通用的風(fēng)力等級(jí)是由英國(guó)人蒲福（的風(fēng)力等級(jí)是由英國(guó)人蒲福（Beaufort）于）于1805年擬定的，故又稱為年擬定的，故又稱為“蒲福風(fēng)力等級(jí)蒲福風(fēng)力等級(jí)”。 它最初是根據(jù)風(fēng)對(duì)炊煙、沙塵、地物、漁船、海浪等的影響大小分它最初是根據(jù)風(fēng)對(duì)炊煙、沙塵、地物、漁船、海浪

3、等的影響大小分為為012級(jí)，共級(jí)，共13級(jí)。級(jí)。 風(fēng)速越大，風(fēng)級(jí)越大。風(fēng)速越大，風(fēng)級(jí)越大。 由于早期人們還沒有儀器來測(cè)定風(fēng)速，因此就按照風(fēng)所引起的現(xiàn)象由于早期人們還沒有儀器來測(cè)定風(fēng)速，因此就按照風(fēng)所引起的現(xiàn)象來劃分等級(jí)。來劃分等級(jí)。 2004年從國(guó)際空間站拍攝的年從國(guó)際空間站拍攝的颶風(fēng)颶風(fēng)“伊萬伊萬” 云圖云圖 風(fēng)速在風(fēng)速在200km/h以上以上颶風(fēng)颶風(fēng)“伊萬伊萬”摧毀的房屋摧毀的房屋 超高層結(jié)構(gòu)超高層結(jié)構(gòu)、高聳結(jié)構(gòu)高聳結(jié)構(gòu)、橋梁橋梁、大型公共項(xiàng)目大型公共項(xiàng)目等，必要時(shí)需進(jìn)行等，必要時(shí)需進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)試風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)試風(fēng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用，從而為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。作用，從而為結(jié)構(gòu)設(shè)

4、計(jì)提供依據(jù)。3.2 風(fēng)壓風(fēng)壓風(fēng)壓的定義風(fēng)壓的定義：當(dāng)風(fēng)以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)遇到建筑物、構(gòu)筑物、橋梁：當(dāng)風(fēng)以一定的速度向前運(yùn)動(dòng)遇到建筑物、構(gòu)筑物、橋梁等阻礙物時(shí)，將對(duì)這些阻礙物產(chǎn)生壓力，即風(fēng)壓。等阻礙物時(shí)，將對(duì)這些阻礙物產(chǎn)生壓力，即風(fēng)壓。風(fēng)速風(fēng)速風(fēng)壓風(fēng)壓 主要側(cè)向荷載之一主要側(cè)向荷載之一 水平風(fēng)壓（靜力作用）水平風(fēng)壓（靜力作用） 振動(dòng)效應(yīng)（動(dòng)力作用）振動(dòng)效應(yīng)（動(dòng)力作用）風(fēng)荷載風(fēng)荷載依據(jù)當(dāng)?shù)匾罁?jù)當(dāng)?shù)仫L(fēng)速資料風(fēng)速資料確定確定基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓 一、風(fēng)速一、風(fēng)速與風(fēng)壓與風(fēng)壓的關(guān)系（由流體力學(xué)中的伯努利方程得到）的關(guān)系（由流體力學(xué)中的伯努利方程得到） 2002032002/wvgwkN mkN mgm s

5、vm sgv單位面積上的風(fēng)壓力空氣單位體積重力重力加速度平均風(fēng)速全國(guó)不同的地理位置，大氣的的值均不相同，風(fēng)速 與離地高度、當(dāng)?shù)氐孛箔h(huán)境等有關(guān)。 不同的地理位置，大氣條件是不同的，不同的地理位置，大氣條件是不同的，和和g值也不相同。值也不相同。 為了比較不同地區(qū)風(fēng)壓的大小，必須對(duì)測(cè)量高度、地貌環(huán)境進(jìn)為了比較不同地區(qū)風(fēng)壓的大小，必須對(duì)測(cè)量高度、地貌環(huán)境進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。行統(tǒng)一規(guī)定。測(cè)量高度測(cè)量高度地貌環(huán)境地貌環(huán)境基本風(fēng)速（抗風(fēng)設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)）基本風(fēng)速（抗風(fēng)設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)）全國(guó)各城市的全國(guó)各城市的基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓值值全國(guó)全國(guó)672個(gè)地點(diǎn)的基本氣象臺(tái)（站）個(gè)地點(diǎn)的基本氣象臺(tái)（站） 二、基本風(fēng)壓二、基本風(fēng)壓

6、w0 基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓：觀測(cè)場(chǎng)地：觀測(cè)場(chǎng)地空曠平坦地面空曠平坦地面上，上，離地離地10m高高，用風(fēng)速儀測(cè)，用風(fēng)速儀測(cè)得得10min平均風(fēng)速資料平均風(fēng)速資料統(tǒng)計(jì)分析確定統(tǒng)計(jì)分析確定50年一遇年一遇的基本風(fēng)速的基本風(fēng)速v0 （m/s） 得到當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓值得到當(dāng)?shù)氐幕撅L(fēng)壓值w0 （kN/m2） 。 基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓按規(guī)范表格給出的按規(guī)范表格給出的50年一遇年一遇的風(fēng)壓值采用，但的風(fēng)壓值采用，但不得小于不得小于0.3kNm2。 對(duì)于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的對(duì)于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)以及對(duì)風(fēng)荷載比較敏感的其他結(jié)構(gòu)（自重較輕的鋼木主體結(jié)構(gòu)）其他結(jié)構(gòu)（自重較輕的鋼木主體結(jié)構(gòu)） ，這類結(jié)構(gòu)風(fēng)荷

7、載很重要，計(jì)，這類結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載很重要，計(jì)算風(fēng)荷載的各種因素和方法還不十分確定，因此基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高，算風(fēng)荷載的各種因素和方法還不十分確定，因此基本風(fēng)壓應(yīng)適當(dāng)提高，并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。并應(yīng)由有關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范具體規(guī)定。 2002032002/wvgwkN mkN mgm svm sgv單位面積上的風(fēng)壓力空氣單位體積重力重力加速度平均風(fēng)速全國(guó)不同的地理位置，大氣的的值均不相同，風(fēng)速 與離地高度、當(dāng)?shù)氐孛箔h(huán)境等有關(guān)。一、結(jié)構(gòu)的風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)一、結(jié)構(gòu)的風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)風(fēng)速風(fēng)速在建筑物表面在建筑物表面風(fēng)壓風(fēng)壓風(fēng)力風(fēng)力（三個(gè)分量）（三個(gè)分量）風(fēng)流經(jīng)建筑物所產(chǎn)生的風(fēng)流經(jīng)建筑物所產(chǎn)生的風(fēng)力風(fēng)力沿表面積

8、分沿表面積分 風(fēng)效應(yīng)風(fēng)效應(yīng)：由風(fēng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移、速度、加速度響應(yīng)等。一般情況：由風(fēng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移、速度、加速度響應(yīng)等。一般情況下風(fēng)扭力矩?cái)?shù)值很小，下風(fēng)扭力矩?cái)?shù)值很小，工程上可不予考慮工程上可不予考慮，僅當(dāng)結(jié)構(gòu)有較大偏心時(shí)，才計(jì)及風(fēng)，僅當(dāng)結(jié)構(gòu)有較大偏心時(shí)，才計(jì)及風(fēng)扭力矩的影響。扭力矩的影響。順風(fēng)向風(fēng)力順風(fēng)向風(fēng)力和和橫風(fēng)向風(fēng)力橫風(fēng)向風(fēng)力是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮的對(duì)象。是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮的對(duì)象。P533.5 結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念順風(fēng)向風(fēng)力：順風(fēng)向風(fēng)力：PD橫風(fēng)向風(fēng)力：橫風(fēng)向風(fēng)力：PL扭風(fēng)力矩：扭風(fēng)力矩：PM 二、二、順風(fēng)向順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 垂直

9、于建筑物表面垂直于建筑物表面上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算：上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算： 當(dāng)計(jì)算當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)：時(shí)：P61（3-25）查表查表1、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù) z 風(fēng)速會(huì)受到地面建筑物的摩擦而減小，風(fēng)速隨離地面高度增加而風(fēng)速會(huì)受到地面建筑物的摩擦而減小，風(fēng)速隨離地面高度增加而增大，通常認(rèn)為在離地面高度增大，通常認(rèn)為在離地面高度300m550m時(shí)，風(fēng)速不再受時(shí)，風(fēng)速不再受地面粗糙度地面粗糙度的影響，也即達(dá)到所謂的影響，也即達(dá)到所謂“梯度風(fēng)速梯度風(fēng)速”，該高度稱之為梯度風(fēng)高度，該高度稱之為梯度風(fēng)高度HT 。P46不同不同地面粗糙度地面

10、粗糙度影響下的影響下的風(fēng)速風(fēng)速剖面圖剖面圖550由圖可知：由圖可知：1、大城市市區(qū)、城市市、大城市市區(qū)、城市市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和郊區(qū)及開闊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和郊區(qū)及開闊水面和沙漠的粗糙度依水面和沙漠的粗糙度依次減小。次減小。2、地面越粗糙，、地面越粗糙， 風(fēng)速變風(fēng)速變化越慢，化越慢，HT越大。越大。3、反之，地面越平坦，、反之，地面越平坦， 風(fēng)速變化越快，風(fēng)速變化越快，HT越小。越小。4、一般大城市市區(qū)、一般大城市市區(qū)HT為為550m；城市市區(qū)；城市市區(qū)HT為為450m；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)HT為為350m；開闊水面和；開闊水面和沙漠沙漠HT為為300m。建筑結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范荷載規(guī)范將地面粗糙度將

11、地面粗糙度分成分成A B C D四類四類。P48地面粗糙度類別劃分地面粗糙度類別劃分A類：指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)；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)和城市郊區(qū)；類：指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類：指有密集建筑群的城市市區(qū)；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)。類：指有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)。觀測(cè)場(chǎng)觀測(cè)場(chǎng)地地空曠平坦地面空曠平坦地面上上，離地離地10m高高B類類風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) z的取值方法的取值方法表表3-5 風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)

12、壓高度變化系數(shù)z表表3-5 風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z由圖可知：由圖可知：1、大城市市區(qū)、城市市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和郊區(qū)及開闊水面和沙漠的粗糙度依次減小。、大城市市區(qū)、城市市區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和郊區(qū)及開闊水面和沙漠的粗糙度依次減小。2、地面越粗糙，、地面越粗糙， 風(fēng)速變化越慢，風(fēng)速變化越慢，HT越大。越大。3、反之，地面越平坦，、反之，地面越平坦， 風(fēng)速變化越快，風(fēng)速變化越快，HT越小。越小。4、一般大城市市區(qū)、一般大城市市區(qū)HT為為550m；城市市區(qū)；城市市區(qū)HT為為450m；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)HT為為350m；開闊水面和沙漠開闊水面和沙漠HT為為300m。 二、二、順風(fēng)向順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值

13、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 垂直于建筑物表面垂直于建筑物表面上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算：上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算： 當(dāng)計(jì)算當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)：時(shí)：P61建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范2、風(fēng)荷載體型系數(shù)、風(fēng)荷載體型系數(shù) s 它描述了建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律（壓力或吸力），主要它描述了建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律（壓力或吸力），主要與房屋的與房屋的體型和尺度有關(guān)體型和尺度有關(guān)，由于它涉及的是關(guān)于固體與流體相互作用的流體力學(xué)問題，由于它涉及的是關(guān)于固體與流體相互作用的流體力學(xué)問題，對(duì)于不規(guī)則形狀的固體，問題尤為復(fù)雜，無法給出理論上的

14、結(jié)果，一般均應(yīng)由試驗(yàn)測(cè)得。對(duì)于不規(guī)則形狀的固體，問題尤為復(fù)雜，無法給出理論上的結(jié)果，一般均應(yīng)由試驗(yàn)測(cè)得。迎風(fēng)面墻迎風(fēng)面墻受壓力受壓力屋頂屋頂受吸力受吸力側(cè)墻側(cè)墻受吸力受吸力背風(fēng)面墻背風(fēng)面墻受吸力受吸力單層雙坡屋面單層雙坡屋面房屋房屋各個(gè)面各個(gè)面上的風(fēng)力分布上的風(fēng)力分布垂直指向垂直指向建筑物表面的產(chǎn)生建筑物表面的產(chǎn)生壓力壓力垂直離開垂直離開建筑物表面的產(chǎn)生建筑物表面的產(chǎn)生吸力吸力如圖，風(fēng)流經(jīng)房屋時(shí)對(duì)房屋的作用，如圖，風(fēng)流經(jīng)房屋時(shí)對(duì)房屋的作用，迎風(fēng)迎風(fēng)面面為為壓力壓力（用（用“+”號(hào)表示），號(hào)表示），側(cè)風(fēng)面?zhèn)蕊L(fēng)面及及背背風(fēng)面風(fēng)面為為吸力吸力（用（用“-”號(hào)表示），由于存在號(hào)表示），由于存在渦流，各

15、個(gè)面上的風(fēng)壓分布并非均勻。渦流，各個(gè)面上的風(fēng)壓分布并非均勻。風(fēng)風(fēng)迎迎背背側(cè)側(cè)側(cè)側(cè) 當(dāng)風(fēng)流經(jīng)房屋時(shí)，對(duì)房屋的不同部位會(huì)產(chǎn)生不同的效果。有當(dāng)風(fēng)流經(jīng)房屋時(shí)，對(duì)房屋的不同部位會(huì)產(chǎn)生不同的效果。有壓力壓力也有也有吸力吸力。 空氣流動(dòng)還會(huì)產(chǎn)生渦流，對(duì)房屋局部會(huì)產(chǎn)生較大的壓力或吸力?？諝饬鲃?dòng)還會(huì)產(chǎn)生渦流，對(duì)房屋局部會(huì)產(chǎn)生較大的壓力或吸力。風(fēng)對(duì)房屋表面的作用力有壓力和吸力；風(fēng)對(duì)房屋表面的作用力風(fēng)對(duì)房屋表面的作用力有壓力和吸力；風(fēng)對(duì)房屋表面的作用力并非均勻并非均勻；且隨房屋的且隨房屋的體型及尺度體型及尺度而改變。而改變。 風(fēng)荷載的體形系數(shù)風(fēng)荷載的體形系數(shù)s涉及的是關(guān)于固體與流體相互作用的流體力學(xué)問題，對(duì)涉及的是

16、關(guān)于固體與流體相互作用的流體力學(xué)問題，對(duì)于不規(guī)則形狀的固體，問題尤為復(fù)雜，無法給出理論上的結(jié)果，于不規(guī)則形狀的固體，問題尤為復(fù)雜，無法給出理論上的結(jié)果，一般均應(yīng)由試驗(yàn)一般均應(yīng)由試驗(yàn)確定確定，鑒于原型實(shí)測(cè)方法對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不現(xiàn)實(shí)性，目前只能采用相似原理，對(duì)擬，鑒于原型實(shí)測(cè)方法對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不現(xiàn)實(shí)性，目前只能采用相似原理，對(duì)擬建的建筑物模型進(jìn)行測(cè)試。建的建筑物模型進(jìn)行測(cè)試。 為了為了實(shí)用性實(shí)用性考慮，考慮，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范2012給出了給出了39項(xiàng)項(xiàng)不同類型建筑物的不同類型建筑物的結(jié)構(gòu)體型及其結(jié)構(gòu)體型及其體型系數(shù)體型系數(shù)s ，這些都是根據(jù)國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)資料和國(guó)外規(guī)范中的建議，這些都是根據(jù)

17、國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)資料和國(guó)外規(guī)范中的建議性規(guī)定整理而成，當(dāng)建筑物與表中列出的性規(guī)定整理而成，當(dāng)建筑物與表中列出的體型類同體型類同時(shí)可時(shí)可參考應(yīng)用參考應(yīng)用。風(fēng)風(fēng)迎迎背背側(cè)側(cè)側(cè)側(cè)8.3.1房屋和構(gòu)筑物的風(fēng)荷載體型系數(shù)，可按下列規(guī)定采用：房屋和構(gòu)筑物的風(fēng)荷載體型系數(shù)，可按下列規(guī)定采用：1、房屋和構(gòu)筑物與表、房屋和構(gòu)筑物與表8.3.1中的體型類同時(shí)，可按表中的體型類同時(shí)，可按表8.3.1的規(guī)定采用；的規(guī)定采用；2、房屋和構(gòu)筑物與表、房屋和構(gòu)筑物與表8.3.1中的體型不同時(shí)，可按有關(guān)資料采用；當(dāng)無資料時(shí)，中的體型不同時(shí)，可按有關(guān)資料采用；當(dāng)無資料時(shí)，宜宜由風(fēng)洞試驗(yàn)確定；由風(fēng)洞試驗(yàn)確定；3、對(duì)于重要且體型復(fù)雜的

18、房屋和構(gòu)筑物，、對(duì)于重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)應(yīng)由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)s正號(hào)正號(hào)：垂直垂直指指向向表面表面的的壓力壓力負(fù)號(hào)負(fù)號(hào)：垂直垂直背背離離表面表面的的吸力吸力風(fēng)向風(fēng)向垂直指向垂直指向建筑物表面的產(chǎn)生建筑物表面的產(chǎn)生壓力壓力垂直離開垂直離開建筑物表面的產(chǎn)生建筑物表面的產(chǎn)生吸力吸力風(fēng)荷載體型系數(shù)風(fēng)荷載體型系數(shù)s體現(xiàn)風(fēng)荷載在建筑物各個(gè)面上的分布情況體現(xiàn)風(fēng)荷載在建筑物各個(gè)面上的分布情況 二、二、順風(fēng)向順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 垂直于建筑物表面垂直于建筑物表面上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算：上的順風(fēng)向風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算： 當(dāng)計(jì)

19、算當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)：時(shí)：P61建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范3、順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù)、順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù) z 風(fēng)對(duì)建筑物的作用是不規(guī)則的，風(fēng)力隨風(fēng)速的紊亂變化而不停的改變。這風(fēng)對(duì)建筑物的作用是不規(guī)則的，風(fēng)力隨風(fēng)速的紊亂變化而不停的改變。這使得建筑物在風(fēng)的作用下會(huì)產(chǎn)生使得建筑物在風(fēng)的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)振動(dòng)效應(yīng)（風(fēng)振）。（風(fēng)振）。 參考國(guó)外規(guī)范及我國(guó)建筑工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)和理論研究的實(shí)踐情況，對(duì)于參考國(guó)外規(guī)范及我國(guó)建筑工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)和理論研究的實(shí)踐情況，對(duì)于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基本自振周期基本自振周期T 0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)，以及對(duì)于的各種高聳結(jié)構(gòu)，以及對(duì)于高度大于高度大于30m且高寬比大于且高寬比大于

20、1.5的高柔房屋，由風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)的高柔房屋，由風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)比較明顯振動(dòng)比較明顯，設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)中應(yīng)應(yīng)考慮風(fēng)振的影響?？紤]風(fēng)振的影響。P56 單單層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算多多層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算高高層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算例例1：某小區(qū)圍墻在風(fēng)荷載作用下，該圍墻離室外地面高度為：某小區(qū)圍墻在風(fēng)荷載作用下，該圍墻離室外地面高度為2.5m，縱向長(zhǎng)度為，縱向長(zhǎng)度為30m，建于，建于城市郊區(qū)城市郊區(qū)，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓w0=0.5kN/m2。要求確定風(fēng)荷載作用下室外。要求確定風(fēng)荷載作用下室外地面處的地面處的總剪力總剪力V值（值（kN/m），），已知已知體型

21、系數(shù)體型系數(shù)s如圖所示。如圖所示。1、查、查P48，城市郊區(qū)的，城市郊區(qū)的地面粗糙度為地面粗糙度為B類類。2、因?yàn)閲鷫Φ母叨取⒁驗(yàn)閲鷫Φ母叨葄=2.5m，查，查P48表表3-5，風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z=1.0 。3、查、查P50表表3-7，體型系數(shù)，體型系數(shù)s=1.3。4、根據(jù)規(guī)定，此圍墻可不考慮、根據(jù)規(guī)定，此圍墻可不考慮風(fēng)振系數(shù)，即風(fēng)振系數(shù)，即z=1.0。201.0 1.3 1.0 0.50.65/kzszwwkN m 6、縱向單位長(zhǎng)度縱向單位長(zhǎng)度圍墻承受的風(fēng)荷載合力：圍墻承受的風(fēng)荷載合力：7、室外地面處總剪力、室外地面處總剪力V=1.625kN/m單單層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算層房屋的

22、風(fēng)荷載計(jì)算5、應(yīng)用、應(yīng)用P61規(guī)范式（規(guī)范式（3-25）得）得風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值wk：20.65(/) 2.51.625/PkN mmkN mwk2.5mV例例2： 單層房屋屋蓋頂面單層房屋屋蓋頂面斜坡部分斜坡部分的風(fēng)荷載計(jì)算，如圖，屋面長(zhǎng)度的風(fēng)荷載計(jì)算，如圖，屋面長(zhǎng)度L，屋面寬度，屋面寬度B，屋蓋頂面斜坡高度屋蓋頂面斜坡高度h，屋蓋坡度，屋蓋坡度，迎風(fēng)面體型系數(shù)迎風(fēng)面體型系數(shù)s1，背風(fēng)面體型系數(shù)背風(fēng)面體型系數(shù)s2，基基本風(fēng)壓本風(fēng)壓為為w0，風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z，確定屋蓋頂面斜坡部分的風(fēng)荷載集中力，確定屋蓋頂面斜坡部分的風(fēng)荷載集中力Fw。1、迎風(fēng)面迎風(fēng)面斜坡斜坡面積面積

23、Aw=迎風(fēng)面迎風(fēng)面斜坡斜坡合力合力Fwk1=/ sinLh111110sin(/ sin) sinwkkkzszFFwLhwLhw Lh 2220kzszFwLhw Lh 11/ sinkwkwAwLhFwk1的水平分力的水平分力F1為：為：2、同理同理，背風(fēng)面背風(fēng)面斜坡斜坡合力合力Fwk2的的水平分力水平分力F2：迎迎背背迎迎背背FwF1F2AwAwFwk1wk1wk2Fwk2121020120:1.0,(wwzszzszzwzssFFFFw Lhw LhLhAFw A 3、合力單層房屋取風(fēng)振系數(shù)令垂直于風(fēng)向的屋蓋斜坡的投影面積），則上式變?yōu)椋篈例例3：某封閉式：某封閉式雙坡屋面雙坡屋面?zhèn)}庫(kù)

24、，其屋面坡度為倉(cāng)庫(kù)，其屋面坡度為1:2.5（=21.8）,柱距及屋架間距柱距及屋架間距均為均為6m，倉(cāng)庫(kù)平面及剖面如圖所示，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓，倉(cāng)庫(kù)平面及剖面如圖所示，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓w0為為0.45kN/m2，地面粗糙度，地面粗糙度為為B類類，求在圖示風(fēng)向情況下，作用在中間榀排架上的，求在圖示風(fēng)向情況下，作用在中間榀排架上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。取橫向取橫向1個(gè)柱距作為分析風(fēng)力的計(jì)算單元，如圖所示。個(gè)柱距作為分析風(fēng)力的計(jì)算單元，如圖所示。(1)排架柱頂排架柱頂風(fēng)荷載集中力風(fēng)荷載集中力Fw屋蓋屋蓋迎迎風(fēng)面：風(fēng)面：s1=屋蓋屋蓋背背風(fēng)面：風(fēng)面： s2=(2)風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z：查表：查

25、表3-5z=5.15+3.5=8.65m，z取屋脊處距室外地面的距離；取屋脊處距室外地面的距離；B類，類， 取取z=1.0查表查表3-7，項(xiàng)次，項(xiàng)次2迎迎背背6ms2Fw迎迎背背s1wk1wk2wk3wk4一一榀榀排排架架一榀排架一榀排架FwA6m3.5m取橫向取橫向1個(gè)柱距作為分析風(fēng)力的計(jì)算單元，如圖所示。個(gè)柱距作為分析風(fēng)力的計(jì)算單元，如圖所示。(1)排架柱頂排架柱頂風(fēng)荷載集中力風(fēng)荷載集中力Fw(標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值)屋蓋屋蓋迎迎風(fēng)面：風(fēng)面：s1=屋蓋屋蓋背背風(fēng)面：風(fēng)面： s2=(2)風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z：查表：查表3-5z=5.15+3.5=8.65m，z取屋脊處距室外地面的距離；取

26、屋脊處距室外地面的距離；B類，類， 取取z=1.0(3)單層房屋取單層房屋取z=1.0(4)A=6m 3.5m查表查表3-7，項(xiàng)次，項(xiàng)次2A6m12010.328 0.50.45 6 3.5 1.63wzssFw AkN Fw迎迎背背s2s1wk1wk2wk3wk4迎迎背背一一榀榀排排架架6m12010.328 0.50.45 6 3.5 1.63wzssFw AkN (5) 排架柱排架柱A、B的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值:查表查表3-7，項(xiàng)次，項(xiàng)次2，迎風(fēng)面，迎風(fēng)面s3=0.8；背風(fēng)面；背風(fēng)面s4=-0.5。風(fēng)壓高度變化系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù)z，取柱頂處，取柱頂處z=5.15m，查表，

27、查表3-5， B類，類， 取取z=1.0。排架柱排架柱A所受的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值所受的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk3：排架柱排架柱B所受的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值所受的均布風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk4：330331.00.81.00.4562.16/kzszkkwwqwBkNm 440441.00.51.00.4561.35/kzszkkwwqwBkNm AFw迎迎背背s2s1wk1wk2wk3wk4迎迎背背s3s4wk4s3s4wk3AB計(jì)算模型計(jì)算模型迎迎背背 單層房屋風(fēng)荷載的計(jì)算，未考慮單層房屋風(fēng)荷載的計(jì)算，未考慮風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)z的影響。的影響。多多層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算層房屋的風(fēng)荷載計(jì)算 風(fēng)對(duì)建筑物的作用是不規(guī)則的

28、，風(fēng)力隨風(fēng)速的紊亂變化而不停的改變。這風(fēng)對(duì)建筑物的作用是不規(guī)則的，風(fēng)力隨風(fēng)速的紊亂變化而不停的改變。這使得建筑物在風(fēng)的作用下會(huì)產(chǎn)生使得建筑物在風(fēng)的作用下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)振動(dòng)效應(yīng)（風(fēng)振）。（風(fēng)振）。 參考國(guó)外規(guī)范及我國(guó)建筑工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)和理論研究的實(shí)踐情況，對(duì)于參考國(guó)外規(guī)范及我國(guó)建筑工程抗風(fēng)設(shè)計(jì)和理論研究的實(shí)踐情況，對(duì)于結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)基本自振周期基本自振周期T 0.25s的各種高聳結(jié)構(gòu)，以及對(duì)于的各種高聳結(jié)構(gòu)，以及對(duì)于高度大于高度大于30m且高寬比大于且高寬比大于1.5的高柔房屋，由風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)的高柔房屋，由風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)比較明顯振動(dòng)比較明顯，設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)中應(yīng)應(yīng)考慮風(fēng)振的影響。考慮風(fēng)振的影響。P56例例

29、4：一幢矩形平面的：一幢矩形平面的8層辦公樓，其平面尺寸為層辦公樓，其平面尺寸為22m50m，房屋高度，房屋高度H=28m。基本風(fēng)壓基本風(fēng)壓w0= 0.60kN/m2。地面粗糙度屬。地面粗糙度屬D類類。求：由橫向風(fēng)荷載產(chǎn)生的地面總。求：由橫向風(fēng)荷載產(chǎn)生的地面總剪力標(biāo)準(zhǔn)值剪力標(biāo)準(zhǔn)值Vw0。1、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)壓高度變化系數(shù)z 地面粗糙度屬地面粗糙度屬D類，房屋高度類，房屋高度H=28m， 表表3-5，z=0.512、風(fēng)荷載體型系數(shù)、風(fēng)荷載體型系數(shù)s 表表3-7第第10項(xiàng)，迎風(fēng)面項(xiàng)，迎風(fēng)面s 1=+0.8，背風(fēng)面，背風(fēng)面s2= -0.53、風(fēng)振系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)z H=28m30m，高寬比，高寬比

30、H/B=28/22=1.271.5，取，取 z=1.04、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值wk5、由橫向風(fēng)荷載產(chǎn)生的地面總剪力標(biāo)準(zhǔn)值、由橫向風(fēng)荷載產(chǎn)生的地面總剪力標(biāo)準(zhǔn)值:風(fēng)向風(fēng)向迎迎背背wk1 s121201.01 0.60.398/kkkzszwwwwkN m 00.398 5028557.2wkVwAkNwk2 s2例例5：某六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)辦公樓如圖，：某六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)辦公樓如圖，當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓當(dāng)?shù)鼗撅L(fēng)壓w0= 0.5kN/m2，地，地面粗糙度為面粗糙度為C類類。求在圖示風(fēng)向作用下，。求在圖示風(fēng)向作用下，集中在集中在房屋房屋橫向各樓層處橫向各樓層處的風(fēng)荷載標(biāo)的風(fēng)

31、荷載標(biāo)準(zhǔn)值。準(zhǔn)值。房屋高度房屋高度H=23.9m 30m，高寬比高寬比H/B=23.9/14.6=1.641.5，可不考慮順可不考慮順風(fēng)向風(fēng)振影響，取風(fēng)向風(fēng)振影響，取z=1.0表表3-7項(xiàng)次項(xiàng)次10，體型系數(shù)，體型系數(shù)s=0.8+0.5=1.3表表3-5，C類，類， z在房屋高度在房屋高度23.9m范圍內(nèi)不同高度處范圍內(nèi)不同高度處不盡相同不盡相同?求集中在各樓層處的求集中在各樓層處的“風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fi”?多層多層房屋（包含房屋（包含高層高層房屋）在計(jì)算房屋）在計(jì)算集中在各樓層處集中在各樓層處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fi時(shí)，各樓時(shí)，各樓層梁板體系的風(fēng)荷載層梁板體系的風(fēng)荷載受風(fēng)面積受風(fēng)

32、面積如圖所示。如圖所示。頂層頂層Fn只計(jì)算頂層樓高的一半；只計(jì)算頂層樓高的一半；中間層中間層Fi計(jì)本層與相鄰上一層的樓層高度的一半。計(jì)本層與相鄰上一層的樓層高度的一半。底層底層F1計(jì)底層與相鄰第計(jì)底層與相鄰第2層的樓層高度的一半；層的樓層高度的一半；水平風(fēng)荷載水平風(fēng)荷載集中在各層樓面梁板體系集中在各層樓面梁板體系柱柱F1FiFnwk求集中在各樓層處的求集中在各樓層處的“風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fi”2）為簡(jiǎn)化計(jì)算，分區(qū)段，）為簡(jiǎn)化計(jì)算，分區(qū)段，A1 ，A2，A3.，且各區(qū)段內(nèi)的風(fēng)荷載，且各區(qū)段內(nèi)的風(fēng)荷載集中在樓層標(biāo)集中在樓層標(biāo)高處高處；1）z 在房屋不同高度處值不相同在房屋不同高度處值不相同；

33、3）認(rèn)為各區(qū)段內(nèi)的）認(rèn)為各區(qū)段內(nèi)的z 相同，其值取各區(qū)段中間即相同，其值取各區(qū)段中間即樓層標(biāo)高處樓層標(biāo)高處的的z 值；值；A1A2A3A4A5A6wk1wk2wk3wk4wk5wk6A1A2A3A4A5A6024)1.00.65(/)5)=36.56)kizsziziziiiiiikiiwwkNmALhhFwAkN 各區(qū)段的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值各區(qū)段的迎風(fēng)面積迎風(fēng)面長(zhǎng)度各區(qū)段高度wk1wk2wk3wk4wk5wk6A1A2A3A4A5A6wk1wk2wk3wk4wk5wk6樓層編號(hào)樓層編號(hào)123456zi(m)59.513.116.720.323.9zi0.650.650.650.6

34、80.740.79各區(qū)段受風(fēng)面積各區(qū)段受風(fēng)面積Ai(m2)36.54.7536.54.0536.53.636.53.636.53.636.51.8風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值風(fēng)力標(biāo)準(zhǔn)值Fi(kN)73.2562.4655.5258.0863.2033.74各樓層位置處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值各樓層位置處的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值Fi0.65=36.5kiziiiikiiwAhFwA 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，將沿高度分布沿高度分布的風(fēng)荷載換算成的風(fēng)荷載換算成集中作用集中作用在各樓層在各樓層位置處的水平荷載（即取上、下樓層各一半的風(fēng)荷載集中到該樓層位置處的水平荷載（即取上、下樓層各一半的風(fēng)荷載集中到該樓層處），再用靜力方法計(jì)算由風(fēng)荷載

35、產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移。處），再用靜力方法計(jì)算由風(fēng)荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移。課后習(xí)題課后習(xí)題1100mF1 F2F3F4F502222511)1.040.572(/)2)()=3333 20660()3)0.572(/) 660377.524)kizzisziziiziikiiiiiiikiiziziiiiiwwkN mzFwAALhhmFwAkN mmkNMFz 每個(gè)區(qū)段的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值集中在區(qū)段中點(diǎn)的風(fēng)力各區(qū)段迎風(fēng)面積迎風(fēng)面長(zhǎng)度各區(qū)段高度 1377.52.()nziiikNz mkN mB迎迎背背編號(hào)編號(hào)12345zi(m)1030507090ziFi(kN)=377.52ziMi(kN.m)=377.52zizi20m20m20m20m20mwkB俯視圖俯