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高层建筑结构 田砾 2011.10 Chp.3 高层建筑荷载 §3.1 风荷载（Wind loads） 本节重点（Emphases） 基本风压值概念，确定方法 风载标准值计算及系数含义 横风向风振:旋涡脱落，驰振, 颤振, 扰振等 例题（结合工程实例） 风灾实例 1926年9月美国迈阿密市Meyer-Kiser大楼（17层钢框架）飓风袭击后发生塑性变形，顶部水平残余位移竟达0.61m。 2007.2.28,2时05分，新疆吐鲁番三十里风区5807次列车因瞬间大风（13级）造成11节车厢脱轨，3人当场死亡，34人轻伤。 3.1.4基本概念 Conception 空气从气压高的地方流动到气压低的地方就形成了风。风遇到建筑物时，在建筑物表面产生压力和吸力，这种风力作用称为风荷载。 由流体力学中的伯努利方程可知风压与风速关系 基本风压应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定采用。对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按100年重现期的风压值采用。 基本风压按离地10米高度，空旷平坦地面，50（100）年一遇，10分钟平均最大风速计算。 但基本风压不得小于 0.3kN/m2 对于特别重要或风敏感的高层建筑，100年 高度大于200m， 平面不规则,立面复杂 立面开洞或连体 周围地形环境复杂 宜通过风洞试验判断确定风荷 载，以补规范的不足。 3.1.7风荷载标准值 nominal value of wind load 计算主要承重结构时 计算维护结构时 1)风振系数（顺风向） new 阵风系数 梯度风高度：风速由地面处为零沿高度按曲线逐渐增大，近地层气流为湍流，受地面粗糙度影响，风速沿高度增加的梯度不同，达到大气边界层后风速受地面影响变小，大气可以在气压梯度作用下自由流动（层流），此时风速称为梯度风速，而此时的高度称为梯度风高度。 梯度风高度处风压相等。 2)风压高度变化系数 按照地面粗糙度类别和距地面高度查表 地面粗糙度分类 －A 近海海面、海岛、海岸、湖岸、沙漠 －B 田野、乡村、丛林、丘陵、房屋稀少的乡 镇及城郊 －C 有密集建筑群的城市市区 －D 有密集建筑群且房屋较高的城市市区 3)风载体型系数 风流经建筑平面时的风压分布系数(表面风压/基本风压) 迎风面 背风面风流经建筑立面时的风压分布系数 圆形平面风载体型系数最小 0.8 建筑物角隅边棱处、阳台、檐口等突出处应考虑风压分布不均匀性，即考虑局部风载体型系数： 外表面负压区，墙面-1.0、墙角-1.8、屋面局部-2.2、檐口、雨蓬、遮阳板等-2.0、封闭建筑内表面按外表面风压正负取-0.2或+0.2 3.1.8总风载 总风载计算步骤 1.作用于建筑物第i个表面高度z处的风荷载集度为 式中 2.整个建筑物高度Hi处风载集度是各表面风载之和 总风载计算步骤 3.第i层楼处风荷载合力Pi为 4.荷载简化 风荷载可以按照底部总弯矩等效的原则转化为倒三角形荷载 3.1.9横风向风振 通常，横风向风力较顺风向风力小得多 超高层、烟囱、高耸塔架等由于气流绕过截面时产生的旋涡又不断脱落，可能会引起横风向的共振。 用雷诺数Re判断结构是否会产生横风共振 Re＝69000vD v 风速 D 结构直径 3.2.8高层建筑风荷载应考虑横风向风振的影响，横风向风振的计算应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的有关规定。 3.2.9 考虑横风向风振计算时，风荷载作用效应应按下列公式计算： 式中：S—为考虑横风向风振的风荷载效应； SA—为顺风向风荷载效应； SC—为横风向风荷载效应。 3.1.10驰振（galloping） 通常，由于阻尼作用，结构的振动是稳定的 某些情况，外界激励产生的负阻尼大于结构正阻尼时，振动不断加剧，达到极值而破坏 非圆截面才可能发生驰振 也称为横风向弯曲单自由度振动 3.1.11颤振和抖振 风作用下结构扭转振动－颤振 弯曲和扭转振动耦合－弯扭颤振 常出现在桥梁结构中 一结构处于另一结构的卡门涡道中，可能发生抖振 可能发生于密集高层建筑中 例题 某11层钢砼框架剪力墙结构，地处市郊，基本风压0.5kN/m2，结构总高度33.2m，底层3.2m，