风荷载习题.docx

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风荷载习题

1、求单层厂房的风荷载

条件：

某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m，基本风压

2，室外地坪标高为－0．150。

w0＝0．55kN／m

要求：

求作用于排架上的风荷载设计值。

答案：

风荷载体型系数如图2．1．8所示。

风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B类地面粗糙度确定。

柱顶处（标高11．4m处）μz＝1+（1．14－1）×[（11．4+0.5－10）／（15－10）]＝1．044

屋顶（标高12.5m处）1.075

z

（标高13.0m处）z1.089

（标高15.55m处）1.14（1.241.14）[（15.550.1515）/（2015）]1.151

z

（标高15.8m处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零）

垂直作用在纵墙上的风荷载标准值：

迎风面：

2

wwkNm

1ks1z00.81.0440.550.459/

背风面：

2

w2ks2zw00.51.0440.550.287kN/m

排架边柱上作用的均布风荷载设计值：

迎风面：

2

q1rQw1kB1.40.45963.85kN/m

1

背风面：

2

q2rQw2kB1.40.28762.41kN/m

作用在柱顶的集中风荷载的设计值：

Fr（h）wB1.4[（0.80.5）1.0751.10（0.20.6）1.0890.5

wQsizii0

（0.60.6）1.1512.55]0.55624.3kN

2、求双坡屋面的风压

条件：

地处B类地面粗糙程度的某建筑物，长10m，横剖面如图2．1．10a，两端为山墙，

2。

w0＝0．35kN／m

要求：

确定各墙（屋）面所受水平方向风力。

答案：

1、已知

2

w00.35kN/m

100

tan（3/12）1，4相.应0屋4面的150.6

s。

L100m

2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。

2

3、七层楼房的风荷载计算

条件：

某七层框架结构如图所示，基本风压为

2

0.7kN/m，地面粗糙度为A类。

要求：

在图示风向作用下，房屋横向各楼层的风力标准值。

答案：

（1）房屋高度28m30m，高宽比H/B28/14.11.991.5，根据规范7.4.1的规定

可不考虑顺风向风振的影响，取1.0

z。

（2）查规范表7.3.1得体型系数s0.80.51.3。

（3）查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数

z，具体数值见下表。

（4）应用《荷载规范》式7.1.1-1求风荷载标准值

w,计算结果见表。

k

Ww（hh）B

0

kzszij

1

2

3

（5）各楼层风力FiAiwkLhiwk50.15hiwk，计算结果见表。

各层楼受风面积

A＝房长相邻楼层的平均高度＝Lhi

i

楼层编号z（m）高度变化系数

风荷载标准值

平均层高

h

i

风力标准值

z

W（

k

2

kN/m）

（m）

F（kN）

i

15.51.191.0835.0271.6

2101.381.2564.05255.1

313.61.481.3473.6243.2

417.21.571.4293.6257.9

520.81.641.4923.6269.4

624.41.701.5743.6279.3

7281.771.6111.8145.4

4、10层楼房的风荷载

条件：

某10层现浇钢筋混凝土结构框架－剪力墙办公楼，平面及剖面如图2．1．16所示。

当地基本风压为0.7kN／m

2，地面粗糙度为A类。

要求：

建筑物各楼层的风力标准值。

答案：

2（>0．3kN／m2）。

（1）基本风压：

w0＝0．7kN／m

（2）风压高度变化系数：

z由《高规》表3.2.3查得，结果见表2.1.4。

（3）房屋横向自振周期T10.06n0.06100.6s0.25s（按高规确定）

4

22

H39.3

33

T0.250.53100.250.53100.585s

133

B14.65

（按荷规确定）

要考虑顺风向风振，风振系数z计算如下：

①由

2222

w0T10.70.60.252kNs/m，按《高规》表3.2.6-1查得1.32。

②脉动影响系数：

H/B39.3/50.150.78，由《高规》表3.2.6-2查得0.455。

③振型系数z：

按《高规》3.2.6条近似采用计算点距室外地面的高度z与H的比值，

振型系数z与风振系数z的计算结果见表2.1.3。

（4）风荷载体型系数s：

按《高规》3.2.5条第5项由附录A公式计算如下：

ss1s2

H39.3

0.80.480.030.80.480.031.30

L49.6

（5）各楼层风载计算：

各楼层受风面积A＝相邻两楼层平均层高房屋长度；

各楼层风力

FAw，计算结果见表2.1.4。

iwwiswi0

5

5、楼房的风荷载计算

已知：

在某大城市中心有一钢筋混凝土框架——核心筒结构的大楼（图3.10），外形和

质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。

房屋总高H=120m，40层，房屋的平面

LB=40m30m，该市100年一遇的风压为0.6kN/m

2。

试求：

计算该楼迎风面顶点（H=120m）处的风荷载标准值。

答案：

1、确定基本风压：

2

wkNm。

00.6/

2、确定风振系数

z和风压高度变化系数z

自振周期

T10.07n0.07402.8s，由

2222

w0T10.62.84.7kNs/m及地面粗糙

度类别D类，查《高规》表3.2.6-1得1.491；求脉动影响系数

查《高规》表3.2.6-2，且利用插值法得0.49；

6

查《高规》或查《荷规》，根据H120m，D类地面，得z1.406。

求振型系数

z

z

大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀，为简起见，1

。

z

H

z

1.4910.491

z

111.52

1.406

z

3、求风荷载体型系数s

s

120

0.9（0.480.03）1.37

40

4、作用于屋顶处的风荷载标准值wk

2

ww01.521.371.4060.61.757kN/m

kzsz

6、计算风荷载引起的内力值

条件：

某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1～3层层高为4m，其他各层

层高3m，室外地面至檐口的高度为120m，平面尺寸为30m×40m，地下室筏板

基础底面埋深为12m，如图2．1．17所示。

已知基本风压为w0＝0．45kN／m

2，

建筑场地位于大城市郊区。

已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值

的总值为800kN。

为简化计算，将建筑物沿高度划分为6个区段，每个区段为

20m，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。

要求：

计算在风荷载作用下结构底部（一层）的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计

值。

答案：

（1）基本自振周期根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期为：

7

T10.0n50.053s81.90

222

w1T0.451.9k1N.6s2m/

（2）风荷载体型系数对于矩形平面，由《高规》附录A可求得

s

10.80

s2

H120

（0.480.03）（0.480.03）0.57

L40

（3）风振系数

由条件可知地面粗糙度类别为B类，由《高规》表3.2.6-1可查得脉动增大系数

0.10，脉动影响系数根据H/B和建筑总高度H由《高规》表3.2.6-2确定，其

中B为迎风面的房屋宽度，由H/B=3可从《高规》表3.2.6-2经插值求得0.474；

由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可采用振型计算点距

室外地面高度z与房屋高度H的比值，即zHi/H，

H为第i层标高；H为建筑

i

总高度，则由《高规》式（3.2.6）可求得风振系数为：

z

H1.5020.474H

zii

111

HH

zzz

（4）风荷载计算

风荷载作用下，按《高规》式（3.2.1）可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为：

q（z）0.45（0.80.57）40zz24.66zz

按上述方法可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力，见表2.1.5，如图

2.1.17所示。

风荷载作用下各层的剪力计算表2.1.5

区段H（m）

i

H

H

i

zzq（z）（kN/m）

区段合力

F（kN）

i

突出屋面800

61100．9172．151．30469．041380．8

5900．7502．021．26162．811256．2

4700．5831．861．22356．101122．0

3500．4171．671．17848．58971．6

2300．2501．421．12539．46789．2

1100．0831．001．05926．11522．2

则可计算求得在风荷载作用下结构底部一层的剪力设计值为：

V1.4（8001380.81256.21122.0971.6789.2522.2）9578.8kN

M1.4（8001321380.81221256.21021122.082971.662789.242

522.222）838695.2kNm

8

7、计算风荷载

条件：

图2．1．19表示一框架－剪力墙结构的平面图，图上标出了风荷载及其合力的作

用位置，18层房屋总高58m，位于大城市效区，地区标准风压w0＝0．385kN／

2，风向为图中箭头所示方向。

m

要求：

计算屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。

答案：

由《高规》3．2．1条，可得到第i个表面沿建筑物高度z处，每延米长的风荷载在风作

用方向的投影的计算公式是：

ww0Bcos

kzzisii

ww0Bcos

iisii

ww

kzzi

式中

B是第i个表面的宽度，

i

i是第i个表面的法线与x轴的夹角，si、z、z分别为

第i个表面的体型系数、风压高度变化系数及风振系数。

由《高规》3.2.3条，为B类粗糙度地貌，由表3.2.3得1.75

z。

框架结构的基本自振周期

Tn，n18，所以

10.08

Ts。

11.44

2222

w0T10.3851.440.8kNs/m

查《高规》3.2.6条，得B类粗糙度地貌的脉动增大系数1.42；

H/B=58/20=2.9及B类地面得0.50。

屋顶处的振型系数z1.0，由《高规》3.2.6

得风振系数

z

0.110.51

z

111.41

2.1.18

z

9

本建筑有5个建筑面，在图示风的作用下，各面风载体型系数见图2.1.19，w1~w5在x

wy，合力作用线在x轴上。

表中

方向分力及合力计算见表2.1.6。

因为0

ii

y为wi到

i

x轴的距离。

屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载1.411.751024.675/

wwkNm。

zzzi

各面的合力作用线在第1个面的中间与x轴重合。

8、山坡上建筑物的风压

条件：

某房屋修建在山坡高处，见图2．1．24，山麓附近的基本风压为0．35kN／m2，

山坡坡度α＝22．08°，高差H＝30m，离坡顶200m处有一高度为20m的房屋，

地面粗糙度为B类。

要求：

确定离坡顶200m地表D处的风压及房屋顶部E处的风压。

10

答案：

1、离坡顶200m地表D处的风压

9、围护结构的风荷载

条件：

某城市郊区有一30层的一般钢筋混凝土高层建筑，如图2．1．25所示。

地

面以上高度为100m，迎风面宽度为25m，按100年重现期的基本风压

2。

w0＝0．55kN／m

2）。

要求：

确定高度100m处迎风面围护结构的风荷载标准值（kN／m

11

答案：

1、根据《荷载规范》7．2．1条，城市郊区的地面粗糙度为B类。

2、查《荷载规范》表7．2．1得高度为100m处的风压高度变化系数2.09

z。

3、查《荷载规范》表7．5．1得阵风系数βgz＝1．51。

4、根据《荷载规范》7．3．3的规定，外表面正压区外表面的局部风压体型系数查《规范》

表7．3．1，得μs＝＋0．8。

5、根据《荷载规范》7．3．3“二、内表面，对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取

－0．2或0．2”的规定。

取内表面的局部风压体型系数0．2。

6、应用《荷载规范》式（7．1．1—2）得

2

ww01.51（0.80.2）2.090.551.736kN/m

zzsz

12

10、山坡处建筑的风压

条件：

在城市郊区有一高100m的建筑物，位于一高度为45m的山坡顶部，如图2．1．23

所示。

要求：

确定建筑屋面D处的风压高度变化系数μz和B点的地形条件修正系数ηB。

答案：

该建筑物位于城市郊区，地面粗糙度属于B类，查《荷载规范》表7．2．1得建

筑屋面D处的风压高度变化系数μD＝2．09。

应用《荷载规范》式（7．2．2）求B点的地形条件修正系数ηB。

13

11、求舒适度

条件：

有一高175m、46层的钢框架－核心筒结构的办公大厦一座（图2．1．26）。

平面呈正

方形，L×B＝35m×35m，平均层高3．8m，每层的建筑物质量为1．55t／m2，位于基

2

本风压w0＝0．75kN／m

的该市市中心，属D类的地面粗糙度类别。

经计算得该结构

的基本自振周期T1＝3．5秒。

要求：

确定该楼的顺风向顶点最大加速度值。

判断是否满足舒适度要求。

图2.1.26轮廓尺寸图

14

（注：

此顺风向顶点加速度的公式见《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ137－2001）第

5.5.1条）

15