今年第10号台风利奇马生成(第9号台风利奇马)

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【结构微课堂 】第8讲 风荷载

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近日,第9号台风“利奇马”席卷我国东部沿海、山东半岛地区,所过之地,暴雨狂风,灾害连连。张工注册结构工程师借此把风荷载相关知识,整理一下,跟大家分享学习。

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本讲,我们主要讲一下风荷载,包括风荷载标准值、基本风压、风荷载体型系数、高层围护结构风荷载计算等。

1 风荷载标准值

1.1 核心规范条文:

《高规》第4.2.1条 主体结构计算时,风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积,垂直于建筑物表面的单位面积风荷载标准值应按下式计算:

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2 基本风压

2.1 规范核心条文

《高规》第4.2.2条 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。对风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。

2.2 核心条文解析

2.2.1 基本风压:风荷载的基准压力,一般按当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据,经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速,再考虑相应的空气密度,按贝努利 Bernoulli)公式(E.2.4)确定的风压。

2.2.2 按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009 第8.1.2条的规定:对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构,基本风压取值应适当提高。并应符合有关结构设计规范的规规定。故本条明确了承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。

2.2.3 对风荷载是否敏感,主要与高层建筑的体型、结构体系和自振特性有关,目前尚无实用的划分标准。一般情况下,对于房屋高度大于60m的高层建筑,承载力设计时风荷载计算可按基本风压的1.1倍采用;对于房屋高度不超过60m的高层建筑,风荷载取值是否提高,可有设计人员根据实际情况确定。

3 风荷载体型系数

3.1 规范核心条文

《高规》第4.2.3条 计算主体结构的风荷载效应时,风荷载体型系数μ_s 可按下列规定采用:

  1. 圆形平面建筑取0.8;
  2. 正多边形及截角三角形平面建筑,由下式计算:

μ_s=0.8 1.2/√n (4.2.3)

式中n——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B采用,或有风洞试验确定。

3.2 核心条文解析:

风荷载体型μ_s,即房屋表面受到的风压与大气中的气流风压之比。它描述了房屋表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。主要与房屋的体型和尺度有关。

风流动经过房屋时,对房屋不同的部位会产生不同的效果。有压力也有吸力。空气流动还会产生涡流,对房屋局部会产生较大的压力或吸力(如下图)。风对房屋表面的作用力不等于基本风压。

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4 高层围护结构风荷载计算

4.1 规范核心条文

《荷规》第8.1.1条 垂直于建筑物表面的风荷载标准,计算围护结构时,应按下式计算:

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《荷规》第8.1.2条文说明:对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构,对此类结构的围护结构,其重要性与主体结构相比要低些,可仍取50年重现期的基本风压。

4.2 计算实例

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