建筑风荷载计算

风荷载标准值计算风荷载标准值计算公式为： wk z s zw0，作用在屋面梁和楼面梁节点处的集中风荷载标准值计算公式为： PW z s zw0A式中：PW－作用于框架节点的集中风荷载标准值 (KN)－风振系数s－风荷载体型系数－风压高度变化系数w0－基本风压（KN/㎡）－一榀框架各层节点受风面积（㎡）本建筑基本风压为：w00.3KN/m2，由《荷载规范》得，地面粗糙为C类。s风荷载体系系数，根据建筑物体型查得s1.3。z风振系数，因结构总高度 H=21.128m<30m，故 z 1.0。风压高度变化系数z查《荷载规范》表7.2.1。一榀框架各层节点受风面积A计算，B为(3.33.9)3.6m，h取22上层的一半和下层的一半之和，屋面层取到女儿墙顶，底层取底层的一半。底层的计算高度从室外地面取42003004500mm。一层：二层：三层：四层：五层：

A4.53.93.62()15m.1222A3.93.93.62()14m.0422A3.93.93.62()14m.0422A3.93.93.62()14m.0422A(1.503.9)3.612.42m22计算过程见表所示：层次 z s

表7-1 集中风荷载标准值Z(m) z w0(KN/m2) A(m2) PW(KN)5 1.0 1.3 19.8 0.55 12.42 11.880.73641.01.315.90.6520.5514.0411.9031.01.3120.650.5514.0411.8621.01.38.10.650.5514.0411.8611.01.34.20.650.5515.1212.78欠左风、右风荷载受荷简图框架梁柱线刚度计算框架梁柱线刚度计算见表表7-1纵梁线刚度计算表EcbhI0lECI0/l2ECI0/l类别/mm/(N/mm2)/mmmm/mm4/NmmNmmEF跨中框架3.00×250×7.15×10921001.02×10112.04×1011FG跨中框架3.00×104250×7007.15×10954003.97×10107.94×1010GH跨中框架3.00×104250×7007.15×10918001.19×10112.38×1011表7-2柱线刚度Ic计算表EcbhIc层次hc/mm42/mmmm/(N/mm)/mm3.00×500×5.21×底层柱柱42001091045003.00×5.21×1092层柱柱3900500×5001043.00××1093～5层柱柱3900500×5005.211047.2.2 侧移刚度D值计算考虑梁柱的线刚度比，用 D值法计算柱的侧位移刚度，表7-4 柱侧移刚度计算表2～5层柱D值计算

ECIc/hc/Nmm3.72×10104.01 ×10104.01 ×1010DKKbi/2icK/(2K)D12ic/h2(KN/m)（F轴柱）1.980.4971.572（G轴柱）1.980.4971.5722～5层柱D值合计：D=1.572+1.572=3.144KN/m底层柱D值计算DKKbi/2ic0.5K/(2K)D12ic/h2(KN/m)（F轴柱）2.130.6371.612（G轴柱）2.130.6371.612低层柱D值合计： D=1.612+1.612=3.224KN/m7.2.3 风荷载作用下框架位移的计算风荷载作用下框架的层间侧移可按下式计算，即VjujDij式中：Vj－第j层的总剪力；Dij－第j层所有柱的抗侧刚度之和；uj－第j层的层间位移。各层楼板标高的侧移值是该层以下各层层间侧移之和。顶点侧移是所有各层层间侧移之和，即第j层侧移顶点侧移

juj ujj 1nu ujj1第C轴线框架在风荷载作用下侧移的计算过程见表风荷载作用下框架楼层层间侧移与层高之比计算表7-5 框架侧移计算表楼层 Fj(KN) Vj(KN) Dij(KN/m) uj(m)

h(m)

uj/h5 10.88 10.88 31440 0.000354 11.90 22.78 31440 0.00073 11.86 34.64 31440 0.00112 11.86 46.5 31440 0.00141 12.87 59.37 32240 0.0018nuuj0.0054mj1

3.9 0.0000903.9 0.0001803.9 0.0002823.9 0.0003594.2 0.000429对于框架结构，楼层层间最大位移与层高之比的限制为 1/550。本框架的层间最大位移与层高之比在底层，其值为0.000429<1/550，框架侧移满足规范要求。7.3 横向框架在风荷载作用下的内力计算框架在风荷载（从左到右吹）作用下的内力计算采用 D值法。计算时首先将框架各楼层的层间总剪力 Vj，按各柱的侧移刚度（ D值）在该层总侧移刚度所占比例分配到各柱，即可求得第 Vij；根据求得的各柱层间剪力Vij和修正后的反弯点位置 y（反弯点高度计算见表），即可确定柱端弯矩 M;由节点平衡条件，梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，将节点左右梁端弯矩之和按线刚度比例分配， 可求出各梁端弯矩；进而由梁的平衡条件求出梁端剪力；最后，第 j层i柱的轴力即为其上各层节点左右梁端剪力代数和。（1） 反弯点高度计算反弯点高度计算按下式计算， 即 y y0 y1 y2 y3式中 y0－标准反弯点高度比；y1－因上、下层梁刚度比变化的修正值y2－因上层层高变化的修正值y3－因上下层层高变化的修正值反弯点计算过程见表：表7-6反弯点高度比y计算楼F轴框架柱G轴框架柱层K1.98，y00.50K1.98，y00.4511，y1011，y10五21，y2021，y2031，y30层y0.500000.366K1.98，y00.50四11，y1021，y20层31，y30y0.500000.50F轴框架柱K1.98，y00.50三11，y1021，y20层31，y30y0.500000.50K1.98y00.50二11，y1020.78，y20层31，y30y0.50

1，y30y 0.45 0 0 0 0.45K 1.98，y0 0.501 1，y1 02 1，y2 01，y30y 0.50 0 0 0 0.50G轴框架柱K 1.98，y0 0.501 1，y1 02 1，y2 01，y30y 0.50 0 0 0 0.50K 1.98y0 0.501 1，y1 02 0.78，y2 01，y30y 0.50K2.13y00.55K2.13y00.5511，y1011，y10一20.64，y2020.64，y20y0.55y0.55层2）按刚度分配各柱剪力的计算各柱的剪力按下式计算：Vij

DijDij

Vi

，Vi

Fi表7-7 框架柱剪力计算表层VjF轴柱剪力（kN）G柱剪力（kN）次510.8V151572010.885.44V351572010.885.4483144031440422.7V1415720V341572022.7811.3922.7811.3983144031440F柱剪力（kN）G柱剪力（kN）334.6V131572034.6417.32V331572034.6417.32431440314402V121572046.5V321572046.546.5314403144023.2523.2559.37

V111612059.37V311612059.37322403224029.6929.69（3 计算框架柱的弯矩：表7-8 框架柱弯矩计算表柱 F柱 G柱号 M上 V1i(1 y)h M上 V3i(1 y)hM下 V1iyh M下 V3iyh层别上

M14135.44(10.366)M34335.44(10.45)3.913.45KN.m3.911.67KN.m柱下

M13145.44(10.366)M33345.44(10.45)3.913.45KN.m3.911.67KN.m柱上

M131211.39(10.5)M333211.39(10.5)3.922.21KN.m3.922.21KN.m柱下柱

M121311.39(10.5)M323311.39(10.5)3.922.21KN.m3.922.21KN.mF轴柱 G轴柱上柱下柱上柱下柱上柱1下柱

M121117.32(10.5)M3231117.32(10.5)3.933.77KN.m3.933.77KN.mM111217.32(10.5)M313217.32(10.5)3.933.77KN.m3.933.77KN.mM111023.25(10.5)M313023.25(10.5)3.945.30KN.m3.945.30KN.mM101123.25(10.5)M303123.25(10.5)3.945.30KN.m3.945.30KN.mM011029.69(10.55)M312929.69(10.55)4.256.11KN.m4.256.11KN.mM001129.69(10.55)M302829.69(10.55)4.256.11KN.m4.256.11KN.m4）计算框架梁的弯矩：当计算出了框架在水平力作用下的柱端弯矩值后，求梁端弯矩时，由柱端弯矩，并根据节点平衡来求。tb对于边跨梁端弯矩：mbi=mij+mi1,j对于中跨，由于梁的端弯矩与梁底线刚度成正比，因此，ltbiblmrtbibrmbi=（mij+mi1,j）lrbi=（mij+mi1,j）lribibibib层号543

MijtiblibrMbilMbirMi+1b，j表7-9 框架梁弯矩计算表梁FG跨M1434 M3413 13.45KN.m2.13M34142.13 5.4811.67 3.27KN.mM1333M1314M131213.4522.2135.66KN.mM33132.132.135.48(11.6722.21)9.48KN.m梁FG跨M1232M1213M121122.2133.7755.98KN.m2.13M32125.482.13(22.21 33.77) 15.67KN.m21

M1131M1112M111033.3745.3078.67KN.mM31112.132.135.48(33.3745.30)22.20KN.m梁FG跨M1030 M1011M011045.30 56.11 101.41KN.m2.13M30105.482.13(45.30 56.11) 28.38KN.m5）计算框架横梁的剪力和柱端的轴力：表7-10梁端剪力