钢结构设计风荷载取值课件

《钢结构设计》主讲：张扬风荷载取值《钢结构设计》

在建筑物设计使用年限内，一定会受到风的作用。风荷载指风对建筑物整体、或建筑物构件的作用，它与建筑物的外部形状、地理位置、高度等都相关。对于一些刚度小、面积大的建筑如轻型钢结构，受风荷载的影响更加显著，因此风荷载的取值与结构体系也存在一定的关系。

风荷载取值《钢结构设计》一、基本风压

我国是一个幅员辽阔、地理环境多样的超级大国，全国各地的气候差异极大，沿海、沙漠地区风力较大，内陆、山地风力较小。我国《建筑结构荷载规范》、《工程结构通用规范》对全国各地的风力进行统计。钢结构设计时，基本风压的取值主要有两种方法：

1）根据《建筑结构荷载规范》查附表1或查附图3、附图4；

2）对于风速明显较大的沿海或沙漠、草原地区，可通过查询当地过去50年内风速记录，计算其基本风压。

风荷载取值《钢结构设计》一、基本风压1.查表取值。《建筑结构荷载规范》附录E.5。

风荷载取值《钢结构设计》一、基本风压2.看图取值。《建筑结构荷载规范》附录E.6。

风荷载取值《钢结构设计》二、地面粗糙度俗话说“木秀于林，风必摧之”，较高的房屋更容易受到风的作用，同时它又为其他较矮的房屋阻挡了风力。树林、山坡同样可以起到阻碍风的作用。

风荷载取值

建筑物周围的地形对风速有一定的影响，因此我们采用A、B、C、D四个等级来描述建筑物周围的地形：A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；C类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

《钢结构设计》三、风压高度变化系数

众所周知，“高处不胜寒”，越高的地方，风速越快，风荷载越大，钢结构设计用“风压高度变化系数μz”来衡量高度和地面粗糙度对风荷载的影响，具体取值见表1。

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

如前所述，建筑物的形状与其对风的阻挡效应有较大的关系，因此风荷载的计算应考虑建筑物的体型（外部立体形状），风荷载体型系数可查附表2。需要注意的是：迎风面墙体受到风的压力，风荷载体型系数为正；背风面墙体受到风的吸力，风荷载体型系数为负，较为平缓的屋面受到风的吸力，风荷载体型系数为负。

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》四、风荷载体型系数

风荷载取值《钢结构设计》五、风振系数由于风并非连续作用在建筑上，建筑物有可能随风摇摆，即产生共振。

风荷载取值《钢结构设计》五、风振系数

《建筑结构荷载规范》规定：对于高度大于30m且高宽比大于1.5的房屋，以及基本自振周期T1大于0.25s的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。顺风向风振响应计算应按结构随机振动理论进行。对于一般竖向悬臂型结构，例如高层建筑和构架、塔架、烟囱等高耸结构，均可仅考虑结构第一振型的影响。

需要注意的是，《工程结构通用规范》规定如下：当采用风荷载放大系数的方法考虑风荷载脉动的增大效应时，风荷载放大系数应按下列规定采用：主要受力结构的风荷载放大系数应根据地形特征、脉动风特性、结构周期、阻尼比等因素确定，其值不应小于1.2。

风荷载取值《钢结构设计》五、风振系数1、z高度处的风振系数βz可按下式计算，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。

风荷载取值式中：g——峰值因子，可取2.5；I10——10m高度名义湍流强度，对应A、B、C和D类地面粗糙度，可分别取0.12、0.14、0.23和0.39；R——脉动风荷载的共振分量因子；Bz——脉动风荷载的背景分量因子。《钢结构设计》五、风振系数2、脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

风荷载取值《钢结构设计》五、风振系数2、脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

风荷载取值对迎风面和侧风面的宽度沿高度按直线或接近直线变化，而质量沿高度按连续规律变化的高耸结构，式(4-4)计算的背景分量因子Bz应乘以修正系数θB和θv。θB为构筑物在z高度处的迎风面宽度B(z)与底部宽度B(0)的比值；θv可按表3确定。《钢结构设计》五、风振系数3、脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：

风荷载取值式中：f1——结构第1阶自振频率(Hz)；kw——地面粗糙度修正系数，对A类、B类、C类和D类地面粗糙度分别取1.28、1.0、0.54和0.26；

ζ1——结构阻尼比，对钢结构可取0.01，对有填充墙的钢结构房屋可取0.02，对钢筋混凝土及砌体结构可取0.05，对其他结构可根据工程经验确定。《钢结构设计》六、风荷载计算主结构风荷载计算：

风荷载取值式中：wk——风荷载标准值(kN／㎡)；βz——高度z处的风振系数，按式1计算；μs——风荷载体型系数，查附表2；μz——风压高度变化系数，查表1；w0——基本风压(kN／㎡)，查附表1.注意：根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》4.2.1条规定：对于门式刚架结构主结构，还需乘以1.1的放大系数。《钢结构设计》七、风荷载计算围护结构风荷载计算：

风荷载取值式中：βgz——高度z处的阵风系数；μs1——风荷载局部体型系数。计算围护构件及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μs1：1）封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按附表3的规定采用；2）檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取—2.0；3）其他房屋和构筑物可按附表1规定体型系数的1.25倍取值。注意：1）根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》4.2.1条规定：对于门式刚架结构围护结构，还需乘以1.5的放大系数。2）计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数μs1可按构件的从属面积折减。《钢结构设计》七、风荷载计算围护结构风荷载计算：

风荷载取值

计算围护构件风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：1）封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取—0.2或0.2；2）仅一面墙有主导洞口的建筑物，按下列规定采用：2.1)当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μs1；2.2)当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μs1；2.3)当开洞率大于0.30时，取0.8μs1。3）其他情况，应按开放式建筑物的μs1取值。《钢结构设计》八、横风向和扭转风振

风荷载取值

对于横风向风振作用效应明显的高层建筑以及细长圆形截面构筑物，宜考虑横风向风振的影响。《钢结构设计》总结

风荷载取值

风荷载取值需要考虑的因素1、建筑物所在地的风的大小；