设计风荷载
3.5结构设计——风荷载
3.5风荷载以及其内力分析3.5.1各层风荷载值基本风压值为：ω0=0.5kN/m，建筑位于城市郊区属B类。
由于建筑总高度不超过30m，所以βz=1.0查规范得：迎风面μs=0.8，背风面μs=−0.5，所以取μs=1.3各层μz查表得，P w=βzμzμsω0A，计算数据及结果见表3-5-1表3-5-1层次βz μs z（m）μz ω0（kN/m2）A（m2）P w（kN）天面 1 1.3 21.30 1.250 0.50 19.25 15.645 1 1.3 17.80 1.195 0.50 24.50 19.034 1 1.3 14.30 1.140 0.50 24.50 18.153 1 1.3 10.80 1.020 0.50 24.50 16.242 1 1.3 7.30 0.880 0.50 24.50 14.011 1 1.3 3.80 0.608 0.50 25.55 10.10 风荷载作用下的计算简图见下:3.5.2风荷载作用下的内力计算风荷载作用下需要考虑框架节点的侧移，采用D 值法计算 【1】各柱D 值及前力分配系数η计算结果见表3-5-2（1），表3-5-2（1）注：i c =1.66×10^4【2】各柱的反弯点位置、分配剪力、柱端弯矩及层间位移计算结果见表3-5-2（2）注：y 0123查《混凝土结构 中册》附录10得到M (t )=V i ×(1−y)×ℎi ; M (b )=V i ×y ×ℎi ; △μ=V j∑D【3】各层层间位移与层高比值表3-5-2（3）表3-5-2（3）则移验算：由表6可知，对于框架结构，楼层层间最大位移与层高比的限值为1/550 =0.00182。
本框架最大位移在底层，其最大位移与层高比值为0.000784，满足要求，所以框架抗侧刚度足够。
【4】梁的弯矩计算：悬挑梁部分是作走廊用，所以不考虑风荷载影响，计算结果见表3-5-2（4）表3-5-2（4）层号节点M（l）kN.m M(r)6 G 16.70 F 16.705 G 44.65 F 44.654 G 77.54 F 77.543 G 107.60 F 107.602 G 115.94 F 115.941 G 160.46 F 160.46【4】风荷载作用下弯矩图见右图【4】风荷载作用剪力、轴力图梁端剪力计算用以下公式：V b l=V b r=(︳M b l+M b r︳)/L 计算结果见下图：。
建筑结构设计风荷载参数
建筑结构设计风荷载参数
建筑结构设计风荷载参数包括风荷载标准值、风荷载体型系数、风压高度变化系数等。
其中，风荷载标准值是按规定风压和建筑体型系数计算得到的，用于确定建筑物各部位受到的风压力。
风荷载体型系数则是根据建筑物体型和尺寸等因素确定的，用于反映建筑物在风作用下的体型效应。
风压高度变化系数则是根据建筑物高度和地面粗糙度等因素确定的，用于反映风压随高度的变化规律。
在建筑结构设计时，需要根据具体情况选择合适的风荷载参数，并进行详细的计算和分析，以确保建筑物在风作用下的安全性和稳定性。
此外，还需要注意建筑物所处地区的气候条件、地形地貌等因素对风荷载的影响，以便进行更为准确和全面的设计。
风荷载计算方法
风荷载计算方法
风荷载计算是指根据建筑物高度、结构形式、地理位置、建筑物
表面积、风速等参数，计算出风力对建筑物产生的作用力，以确定建
筑物在风力作用下的稳定性和安全性。
风荷载计算是建筑结构设计的
重要基础计算，对保证建筑物的安全性和稳定性具有极为重要的意义。
计算风荷载的方法主要采用美国标准和欧洲标准两种方法。
美国标准采用ASCE7标准，根据建筑物的形状、高度、地理位置、建筑物表面积、风速等参数参考标准的风荷载量进行计算。
首先根据
不同的地区选择适用的地区风速，然后按照建筑的高度和类型选择适
当的风荷载系数，利用公式计算出所需的风荷载。
欧洲标准采用Eurocode 1标准，根据建筑物的高度、风速、地形
等参数确定风压力大小，并根据建筑物的形状和功能，采用不同的计
算公式进行计算。
首先根据不同的地区选择适用的地区风速，然后根
据建筑物的高度、形状和暴露面积，采用对应的风荷载系数计算风压
力大小。
计算结果通常以单位面积上的风荷载或风压力表示。
无论是美国标准还是欧洲标准，计算风荷载都需要考虑到建筑物
的结构特征、地理环境和气象情况等因素，以获取合理的结果。
同时，风荷载计算也需要考虑到建筑物在不同时期产生的不同风荷载，以便
为结构设计提供全面且准确的参考数据。
总之，风荷载计算是建筑工程设计中不可或缺的一部分，对保证
建筑物的稳定性和安全性具有非常重要的意义。
了解并运用标准的计
算方法能够为工程师们提供准确的数据，同时也能够提高建筑物的抗
风能力和设计质量，从而提高建筑物在自然灾害等情况下的防护能力。
高层建筑风荷载分析与设计
高层建筑风荷载分析与设计在当今城市的天际线中，高层建筑如雨后春笋般不断涌现。
这些高耸入云的建筑不仅是城市现代化的象征，也为人们提供了更多的居住和工作空间。
然而，随着建筑高度的增加，风荷载对其结构安全性和使用舒适性的影响也日益显著。
因此，对高层建筑风荷载进行准确的分析与合理的设计，成为了建筑结构工程领域的一个重要课题。
风荷载是指风对建筑物表面产生的压力和吸力。
对于高层建筑来说，风荷载往往是其主要的水平荷载之一，甚至在某些情况下可能超过地震作用成为控制结构设计的关键因素。
风荷载的大小和分布受到多种因素的影响，包括风速、风向、建筑的形状和尺寸、周围环境等。
风速是风荷载的一个重要参数。
通常，风速会随着高度的增加而增大，这是由于近地面的摩擦阻力较大，而在高空则相对较小。
根据气象观测数据和统计分析，可以得到不同地区的基本风速。
然而，在实际的建筑设计中，需要考虑到风的脉动特性。
风并非是稳定的气流，而是具有随机性和波动性。
这种风的脉动会引起结构的振动，进而可能导致结构的疲劳损伤和舒适度问题。
建筑的形状和尺寸对风荷载的分布有着直接的影响。
流线型的建筑外形通常能够有效地减小风的阻力，从而降低风荷载。
相反，不规则的形状或带有突出部分的建筑可能会导致风的分离和漩涡的形成，从而增加局部的风荷载。
例如，方形或矩形的建筑在转角处往往会受到较大的风压力，而圆形或椭圆形的建筑则能够较为均匀地承受风荷载。
此外，建筑的高宽比、长宽比等尺寸参数也会影响风荷载的大小和分布。
高层建筑所处的周围环境也会对风荷载产生不可忽视的影响。
周边建筑物的存在可能会改变风的流动路径，形成峡谷效应或遮挡效应。
峡谷效应是指在狭窄的街道或建筑群之间，风速会显著增大；而遮挡效应则是指周边较高的建筑物会阻挡风的流动，从而减小目标建筑所受到的风荷载。
此外，地形地貌如山坡、山谷等也会影响风的流动，进而影响高层建筑的风荷载。
为了准确分析高层建筑的风荷载，工程师们采用了多种方法和技术。
风荷载计算步骤
风荷载计算步骤当建筑物或结构所处的环境中存在风力时，由于风力的作用，建筑物或结构会受到一定的风荷载。
对于建筑物或结构的设计和施工来说，风荷载计算是一个非常重要的环节。
本文将介绍风荷载计算的步骤。
1. 确定设计风速风荷载计算的第一步是确定设计风速。
设计风速是指在特定建筑物或结构所处的地理位置和环境中，具有一定概率和持续时间的极端风速。
通常情况下，设计风速是由当地气象台或相关机构根据历史天气数据和风速统计学研究计算出来的。
在进行风荷载计算时，需要根据建筑物或结构所处环境的不同，选择相应的设计风速。
2. 确定风向系数在确定设计风速之后，需要确定风向系数。
风向系数是指建筑物或结构所受风压与参考风速之间的比值。
在风荷载计算中，风向系数是一个重要的参数。
风向系数的计算需要考虑建筑物或结构的形状、尺寸、倾斜角度等因素。
3. 计算风力系数计算风力系数是风荷载计算的第三步。
风力系数是指建筑物或结构所处环境中的气流与建筑物或结构表面相互作用的模型参数。
风力系数的计算需要考虑建筑物或结构的形状、表面粗糙度、倾斜角度等因素。
通常情况下，建筑物或结构的风力系数需要通过风洞模型试验来确定。
4. 确定受风面积在确定了设计风速、风向系数和风力系数之后，需要确定受风面积。
受风面积是指建筑物或结构所接受风荷载的表面积。
在建筑物或结构的设计中，受风面积的确定需要考虑建筑物或结构的平面形状、高度、倾斜角度等因素。
5. 计算风荷载在确定了上述参数之后，可以进行风荷载的计算。
通常情况下，建筑物或结构所受风荷载可以分为静风荷载和动风荷载两部分。
静风荷载是指风力对建筑物或结构表面的直接作用，动风荷载则是指风力所引起的建筑物或结构的振动、共振等动态反应所引起的荷载。
在风荷载计算中，需要分别计算静风荷载和动风荷载，并综合考虑其作用。
综上所述，风荷载计算是建筑物或结构设计和施工中的重要环节。
通过上述步骤的计算，可以有效地确定建筑物或结构所受的风荷载，确保其结构的稳定性和安全性。
设计风荷载
Wy ( x) Wy0 y0 ( x) W~y0 y0 ( x) n ri~yi yi ( x)
r 1
Wz ( x) Wz0z0 ( x) W~z0z0 ( x) n ri~zizi ( x)
r 1
W ( x) W 0 0 ( x) W~ 0 0 ( x) n ri~ii ( x)
(2) 悬索桥主缆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑) 中心距<4D：CD=1.0 (合成一根)
(3) 悬索桥吊杆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑)
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3.4 顺桥向斜拉索风载
FH
1 2
Vg2CH D sin 2
CH— 斜拉索的阻力系数 α— 斜拉索水平倾角 D — 斜拉索的直径(m)
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2.4 施工阶段风荷载
(1) 悬臂施工桥梁荷载
对称荷载 不对称荷载系数：0.5
(2) 悬臂施工控制工况
最大双悬臂状态 最大单悬臂状态
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3.其它构件静阵风荷载
3.1 横桥向静阵风荷载
FH
1 2
Vg2CH An
CH— 桥梁各构件的阻力系数 An— 桥梁各构件顺风向投影面积(m2)
对吊杆、斜拉索和主缆取为直径以及投影高度
作用于桥墩或桥塔上的风荷载可按地面或水面以上 0.65倍墩高或塔高处的风速值确定
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3.2 桥墩或桥塔阻力系数
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3.3 斜拉索和主缆的阻力系数
(1) 斜拉桥斜拉索
风荷载标准值
风荷载标准值风荷载是指建筑物在风力作用下所受到的力的大小，它是建筑物结构设计中非常重要的一个参数。
风荷载标准值是指在设计建筑物结构时所采用的风荷载数值，它直接影响着建筑物的安全性和稳定性。
因此，准确确定风荷载标准值对于建筑物的设计和施工至关重要。
首先，确定风荷载标准值需要考虑的因素有很多。
首先是建筑物所处的地理位置和气候条件，不同地区的风力情况会有所不同，需要根据实际情况进行分析和计算。
其次是建筑物的结构形式和高度，不同形式和高度的建筑物所受到的风荷载也会有所不同。
此外，还需要考虑建筑物所处的环境，例如是否有遮挡物、周围的地形地貌等因素都会对风荷载产生影响。
其次，确定风荷载标准值的方法有多种。
一般来说，可以采用风荷载计算规范中的方法进行计算，也可以通过实测数据来确定。
在计算风荷载时，需要考虑风速、气压、空气密度等因素，进行复杂的计算和分析。
同时，也需要考虑建筑物的结构形式和风荷载的作用方式，以确定最终的风荷载标准值。
最后，确定风荷载标准值后，需要在建筑物的设计和施工中严格遵守。
在设计过程中，需要根据确定的风荷载标准值进行结构设计，确保建筑物能够承受风力的作用。
在施工过程中，也需要严格按照设计要求进行施工，保证建筑物的质量和安全。
总的来说，确定风荷载标准值是建筑物设计和施工中非常重要的一环。
只有准确确定了风荷载标准值，才能够保证建筑物的安全性和稳定性。
因此，在确定风荷载标准值时，需要充分考虑各种因素，采用科学的方法进行计算和分析，确保其准确性和可靠性。
同时，在设计和施工中也需要严格遵守确定的标准值，确保建筑物能够安全地使用和运行。
风荷载标准值
风荷载标准值
风荷载标准是一种综合性的指标，主要用来衡量风力对某些结构物（如建筑、帆船、
桥梁等）施加的压力。
在工程设计中，必须考虑风荷载标准，以确定被考虑结构物的正确
尺寸，来确保它能够安全地承受风荷重。
根据不同的实际工程需要，风荷载标准通常有多种类型，如：确定结构物的最大风速
荷载、地区分布的平均风荷载、持续的风荷载以及事故风荷载等。
常见的规格标准及值：
a. 确定结构物的最大风速：许多国家和地区都有一定标准，其值一般为50~90m/s；
b. 区域分布的平均风荷载：由于区域风荷载的分布不均，通常以平均风荷载综合最
大风荷载的贡献度来表示，常见的值一般为1~3kg/m2；
c. 持续的风荷载：由于结构物长期暴露在环境风力影响下，可能会造成长期的损坏，并影响结构的可靠性，常见的值有0.2~2.0kg/m2；
d. 事故风荷载：根据风暴强度不同，所施加的风荷载也不同，常见的值为
0.3~2.0kg/m2。
除了上述常见的风荷载标准外，还有一些特定的情况，需要根据实际工程需要定制特
定的风荷重。
此外，应当注意在不同的城市或区域，根据当地的气象情况可能会有所不同，需要根据实际情况进行调整。
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0.90
0.80
5
0.50
3
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0.80
0.70
0.55
4
1.0
0.95 0.80 0.70
0.60
5
1.0
0.95
0.85
0.75
0.65
6
1.0
0.95
0.90
0.80
0.70
间距比=两桁架中心距/迎风桁架高度 迎风桁架的风载阻力系数均取ηCH
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2.3顺桥向风荷载
(1) 跨径小于200m的桥梁
实体断面：取横桥向风荷载的0.25倍 桁架断面：取横桥向风荷载的0.50倍
(2) 跨径等于或大于200m的桥梁
非桁架断面：
Ffr
1 2
Vg2c f
s
Ffr—单位长度磨擦力(N/m)
cf—磨擦系数，光滑0.01，粗糙0.02，非常粗糙0.04
s—主梁周长(m)
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1、桥梁设计风荷载 2、主梁静阵风荷载 3、其它构件静阵风荷载 4、静力等效风荷载 5、设计风荷载问题
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1. 桥梁设计风荷载
1.1风荷载组成
F F Ff Fb
F — 平均风引起的静力风荷载分量 Ff — 平均风引起的自激力荷载分量 Fb — 脉动风引起的强迫力荷载分量
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2.2 常用断面阻力系数(续)
(3) 桁架断面 桁架风载阻力系数CH
实面积比
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
矩形或H形截面构件 1.9
圆柱型构件(D为直径)
DV0< 6 m2/s DV0> 6 m2/s
1.2
0.7
1.8
1.2
0.8
1.7
1.2
0.8
1.7
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2.4 施工阶段风荷载
(1) 悬臂施工桥梁荷载
对称荷载 不对称荷载系数：0.5
(2) 悬臂施工控制工况
最大双悬臂状态 最大单悬臂状态
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3.其它构件静阵风荷载
3.1 横桥向静阵风荷载
FH
1 2
Vg2CH An
CH— 桥梁各构件的阻力系数 An— 桥梁各构件顺风向投影面积(m2)
脉动风荷载+强迫力荷载
问题： ① 脉动风荷载能否与强迫力荷载叠加？
② 自激力荷载与强迫力荷载如何叠加？
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4.3 等效风荷载表述
(1) 大刚度结构
Wy ( x) Wy0 y0 ( x) W~y0 y0 ( x)
Wz ( x) Wz0z0 ( x) W~z0z0 ( x) W ( x) W 0 0 ( x) W~ 0 0 ( x)
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4. 静力等效风荷载
4.1 等效原理
等效意义—最大动力荷载等效成静力荷载 等效原则—振型峰值截面的最大位移或最大内力等效
4.2 按结构刚度区分
大刚度结构：平均风荷载+脉动风荷载(静阵风荷载) 中刚度结构：平均风荷载+脉动风荷载+强迫力荷载 小刚度结构：平均风荷载+自激力荷载+
1.1
0.8
1.6
1.1
0.8
实面积比=桁架净面积/桁架轮廓面积 桥面系构造的风载阻力系数取CH=1.3
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2.2 常用断面阻力系数(续)
(3) 桁架断面(续) 桁架遮挡系数η
间距比
实面积比
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
≤1
1.0
0.90
0.80
0.60
0.45
2
1.0
(3) 静阵风风速
Vg=GvVz
Vg—静阵风风速 Gv—静阵风系数 Vz—基准高度z处的风速
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2. 主梁静阵风荷载
2.1 静阵风荷载
FH
1 2
Vg2CH H,
Fv
1 2
Vg2CV
B,
FM
1 2
Vg2CM B2
FH — 平均风引起的静力风荷载分量 ρ — 空气密度(kg/m3)，取值1.25kg/m3 CH — 主梁的横向力系数，一般由风洞试验确定 H — 主梁投影高度(m)，与CH取值相关 Vg— 取用静阵风风速(m/s)
(3) 小刚度结构
r 1
Wy ( x) Wy0 y0( x) W~y0 y0( x) n ri yi yi ( x) n ri~yi yi ( x)
r1
r1
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4.4 强迫力和自激力荷载
(1) 强迫力荷载
~yi ~yib ~yir
~yib(x) — 背景响应荷载，主要是脉动风功率谱密度的贡献 ~yir (x) — 共振响应荷载，主要是结构自振惯性力的贡献
规范方法：静止结构风荷载(忽略结构振动响应)
理想方法：振动结构风荷载(动力荷载效应) 实用方法：最大自激力和最大强迫力等效静风荷载
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1.2 静力风荷载
(1) 定义
静阵风荷载—最大静力作用风荷载
(2) 组合
可与永久荷载和可变荷载组合 与汽车荷载组合时，Vz=25m/s 桥梁最大通勤风速为25m/s
(2) 中刚度结构
Wy ( x) Wy0 y0 ( x) W~y0 y0 ( x) n ri~yi yi ( x)
r 1
Wz ( x) Wz0z0 ( x) W~z0z0 ( x) n ri~zizi ( x)
r 1
W ( x) W 0 0 ( x) W~ 0 0( x) n ri~ii ( x)
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2.2 常用断面阻力系数
(1) I字形、Π字形、箱形断面
CH
2.1－0.1(
B H
),
1.3,
B—主梁断面全宽(m)
1 B 8 H
8 B H
H—主梁投影高度(m) ，应取实体高度
(2) 斜腹板箱形截面
阻力系数CH按每倾斜1°折减0.5%，最大可折减30%
斜腹板的倾角计算
对吊杆、斜拉索和主缆取为直径以及投影高度
作用于桥墩或桥塔上的风荷载可按地面或水面以上 0.65倍墩高或塔高处的风速值确定
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3.2 桥墩或桥塔阻力系数
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3.3 斜拉索和主缆的阻力系数
(1) 斜拉桥斜拉索
与活载组合时：CH=1.0 （低雷诺数） 设计基准风速：CH=0.8（高雷诺数）
(2) 悬索桥主缆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑) 中心距<4D：CD=1.0 (合成一根)
(3) 悬索桥吊杆
中心距≥4D：CD=0.7 (单独考虑)
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3.4 顺桥向斜拉索风载
FH
1 2
Vg2CH
D
sin
2
CH— 斜拉索的阻力系数 α— 斜拉索水平倾角 D — 斜拉索的直径(m)