风荷载计算
风荷载计算
一、集热器风荷载1、集热器受力分析集热器最大受风面积为集热面外形面积：S＝1.93×2.45×sin45°＝3.207m2受力分析如下图：根据《建筑结构荷载规范》GB50009－2001，取酒泉地区重现期50年的风压0.55kN/㎡即550N/㎡计算，则最不利情况是集热器无水且吹北风时（因为有水时，重力增大有利于集热器抗风），此时受风力为F风=500N/㎡×3.207㎡=1603.54N当集热器处于平衡状态时，由以上受力分析列出F风x+G x=N xF风y+N y= G y其中G＝118.18kg×9.8N/kg＝1158.164NF风x＝F风cos45°＝1603.54N×0.707＝1133.85NF风y＝F风sin45°＝1603.54N×0.707＝1133.85NG x＝Gsin45°＝1158.164N×0.707=818.82 NG y＝Gcos45°＝1158.164N×0.707=818.82 N+G x＝1133.85N +818.82 N＝1952.67N则：N x＝F风xN y＝G y—F风y＝1133.85N—818.82 N＝315.03N由上述数据知：a、N y>0，说明在Y方向集热器还是受到钢结构的支撑力，即螺拴还没有受到拉力，故不需要校核螺拴的抗拉强度b 、沿X 方向，螺拴受剪切力为： F ＝1952.67N /18＝108.48N 采用的是Ф8的螺拴，截面积： A ＝π（2d ）2＝50.24×10-6㎡ 螺拴受到的剪切力： τ＝A F ＝26-1050.2448.108mN ＝2.16MPa 性能等级代号为3.6（最低）的螺拴能承受的最大剪应力 安全系数S ＝2.16MPa90MPa ＝41.67 可见，集热器受到的风荷载影响极小。
风荷载计算办法与步骤
12风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。
2.1风向垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值（基本风压50年一遇³，单位为kN/m2。
也可以用公式计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。
2.2.32.2.4风压高度变化系数风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。
规范以B类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。
2.2.6风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面；（5）未述事项详见相应规范。
2）群体风压体形系数檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于米且高宽比的房屋，以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
且可忽略扭转的可按下式计算：○1g为峰值因子，去g=2.50；为10米高度名义湍流强度，取值如下：○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取；为地面粗糙修正系数，取值如下：可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用下列公式近似计算：○3脉动风荷载的背景分量因子，对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，计算方法如下：、为系数，按下表取值：为结构第一阶振型系数，可由结构动力学确定，对于迎风面宽度较大的高层建筑，当剪力墙和框架均其主要作用时，振型系数查下表，其中H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度≤2H，H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。
风荷载计算步骤
风荷载计算步骤一、引言风荷载计算是工程设计中非常重要的一项内容，它涉及到建筑物、桥梁、塔吊等工程设施的稳定性和安全性。
本文将介绍风荷载计算的步骤，帮助读者了解风荷载计算的基本原理和方法。
二、确定设计风速风荷载计算的第一步是确定设计风速。
设计风速是指在设计寿命期间内，某一特定地点上的平均风速。
确定设计风速需要参考相关的气象数据和规范，考虑地理位置、地形特征、气象条件等因素，以确保计算结果的准确性。
三、选择风压系数在进行风荷载计算时，需根据建筑物或结构物的形状和尺寸选择相应的风压系数。
风压系数是指单位面积上的风压力与动压的比值。
常用的风压系数有平面、曲面、圆柱体等，根据具体情况选择合适的系数进行计算。
四、计算风荷载根据确定的设计风速和选择的风压系数，可以计算出风荷载。
风荷载是指风对建筑物或结构物表面的作用力。
根据风压系数和结构物的投影面积，可以得到单位面积上的风荷载。
根据结构物的形状和布置，将单位面积上的风荷载乘以相应的面积，即可得到整体的风荷载。
五、设计风荷载分析在计算得到整体的风荷载后，需要进行设计风荷载分析。
设计风荷载分析是指根据风荷载的大小和方向，对建筑物或结构物进行稳定性分析。
通过分析结构物的受力情况，确定结构物的抗风能力是否满足设计要求，若不满足，则需要采取相应的加固措施。
六、风荷载施加位置确定在设计风荷载分析中，还需要确定风荷载施加的位置。
不同的建筑物或结构物在受风荷载时，其受力情况会有所不同。
通过施加风荷载的位置，可以进一步分析结构物的受力分布和变形情况，为设计提供依据。
七、风荷载计算结果验证在完成风荷载计算后，还需要对计算结果进行验证。
验证的目的是确定计算结果的准确性和合理性。
可以通过对已建成的建筑物或结构物进行实测，与计算结果进行对比，以验证计算方法的正确性。
若验证结果与计算结果相符，则说明风荷载计算是可靠的。
八、风荷载计算结果应用根据风荷载计算的结果，可以进行工程设计和施工。
根据计算结果确定结构物的尺寸、材料和施工方法，以确保结构物的稳定性和安全性。
风荷载计算算例
.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为：0k z s z w u u βω= （）s u ——体型系数z u ——风压高度变化系数z β——风振系数0ω——基本风压k w ——风荷载标准值体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。
风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。
本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。
由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。
则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
本工程30层钢结构建筑。
基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算：1012Z z gI B β=+ （）式中：g ——峰值因子，可取10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；R ——脉动风荷载的共振分量因子z B ——脉动风荷载的背景分量因子脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：式中：1f ——结构第1阶自振频率（Hz ）w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，对其他结构可根据工程经验确定。
经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s =脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：式中：1()z φ——结构第1阶振型系数H ——结构总高度（m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ；x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数；z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数；k 、1α——脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定：（1）竖直方向的相关系数可按下式计算：式中：H ——结构总高度（m ）；对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ；（2） 水平方向相关系数可按下式计算：式中：B ——结构迎风面宽度（m ），2B H ≤。
如何计算风荷载
如何计算风荷载风指的是从高压区向低压区流动的空气，它流动的方向大部分时候是水平的。
[1] 强风具有很大的破坏力，因为它们会对建筑物表面施加压力。
这种压力的强度就是风荷载。
风的影响取决于建筑物的大小和形状。
为了设计和建造更加安全、抗风能力更强的建筑物，以及在建筑物顶部安放天线等物体，计算风荷载很有必要。
方法1用通用公式计算风荷载1 了解通用公式。
风荷载的通用公式是 F = A x P x Cd，其中 F是力或风荷载， A是物体的受力面积， P是风压，而 Cd是阻力系数。
[2] 这个公式在估算特定物体的风荷载时非常有用，但无法满足规划新建筑的建筑规范要求。
2 得出受力面积 A。
它是承受风吹的二维面面积。
[3] 为了进行全面分析，你得对建筑物的每个面各做一次计算。
比如，如果建筑物西侧面的面积为20m2，那就把这个值代入公式中的 A，来计算西侧面的风荷载。
计算面积的公式取决于面的形状。
计算平坦壁面的面积时，可以使用公式面积 = 长 x 高。
公式面积 = 直径 x 高度可以算出圆柱面面积的近似值。
使用国际单位计算时，面积 A应该使用平方米（m2）作为单位。
使用英制单位计算时，面积 A应该使用平方英尺（ft2）作为单位。
3 计算风压。
使用英制单位（磅/平方英尺）时，风压P的简单公式为P =0.00256V^{2}，其中 V是风速，单位为英里/小时（mph）。
[4] 而使用国际单位（牛/平方米）时，公式会变成P = 0.613V^{2}，其中 V的单位是米/秒。
[5]这个公式是基于美国土木工程师协会的规范。
系数0.00256是根据空气密度和重力加速度的典型值计算得出的。
[6]工程师会考虑周围地形和建筑类型等因素，使用更精确的公式。
你可以在ASCE规范7-05中查找公式，或使用下文的UBC公式。
如果你不确定风速是多少，可以查询美国电子工业协会（EIA）标准或其他相关标准，找到你们当地的最高风速。
比如，美国大部分地区都是A级区，最大风速为86.6 mph，但沿海地区可能位于B级区或C级区，前者的最大风速为100 mph，后者为111.8 mph。
风荷载计算算例
3.6.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为：0k z s z w u u βω= （8.1.1-1）s u ——体型系数z u ——风压高度变化系数 z β——风振系数0ω——基本风压k w ——风荷载标准值体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》表7.3.1确定。
本项目建筑平面为规则的矩形，查表8.3.1项次30，迎风面体型系数0.8（压风指向建筑物内侧），背风面-0.5（吸风指向建筑外侧面），侧风面-0.7（吸风指向建筑外侧面）。
风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表8.2.1确定。
本工程结构顶端高度为3.0x30+0.6=90.6米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范8.2.1条地面粗糙度为B 类。
由表8.2.1高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为1.93和2.00。
则90.6米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为：90.690(2.00 1.93) 1.93 1.934210090z u -=-+=- 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。
本工程30层钢结构建筑。
基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算：1012Z gI B β=+ （8.4.3）、1w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取1.28、1.0、0.54和0.26；1ζ——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。
经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s =110208.851.00.45w x k ω===⨯ 22124/324/311208.850.8626(1)60.02(1208.85)x R x ππζ===+⨯+脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：11()z x zzz B kH αφρρμ= （8.4.5） 式中： 1()z φ——结构第1阶振型系数H ——结构总高度（m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ；x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数；z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数；k 、1α——系数，按表8.4.5-1取值。
风荷载计算方法与步骤
欢迎共阅1 风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。
1.1 单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。
垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值（KN/m2）按下式计算：1.1.1基本风压按当地空旷平坦地面上50年一遇按公式 其中的单位为，kN/m 2。
也可以用公式1.1.2 风压高度变化系数风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。
规范以粗糙度类别场地确定之后上式前两项为常数，于是计算时变成下式：1.1.3风荷载体形系数1）单体风压体形系数（1）圆形平面；（2）正多边形及截角三角平面，n为多边形边数；（3）高宽比的矩形、方形、十字形平面；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比的十字形、高宽比，长宽比的矩形、鼓形平面（5）未述事项详见相应规范。
23檐口、雨棚、遮阳板、阳台等水平构件计算局部上浮风荷载时，不宜小于1.1.4米且高宽比的房屋，以及自振周期虑脉动风压对结构发生顺向风振的影响。
且可忽略扭转的结构在高度处的风振系数○1g为○2R为脉动风荷载的共振分量因子，计算方法如下：为结构阻尼比，对钢筋混凝土及砌体结构可取；为地面粗糙修正系数，取值如下：为结构第一阶自振频率（Hz）；高层建筑的基本自振周期可以由结构动力学计算确定，对于较规则的高层建筑也可采用），B为房屋宽度（m）。
○3对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑，、为系数，按下表取值：为结构第一阶振型系数，可由结构动力学确定，对于迎风面宽度较大的高层建筑，当剪力墙和框架均其主要作用时，振型系数查下表，其中H为结构总高度，结构总高度小于等于梯度风高度。
为脉动风荷载水平、竖直方向相关系数，分别按下式计算:B。
风荷载计算方法与步骤
1 风荷载当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑物所受的风荷载。
1.1 单位面积上的风荷载标准值建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以及高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。
垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值ωk （KN/m ²）按下式计算：ωk =βz μs μz ω0风荷载标准值（kN/m 2）=风振系数×风荷载体形系数×风压高度变化系数×基本风压1.1.1 基本风压ω0按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的最大值确定的风速v 0(m/s)，再考虑相应的空气密度通过计算确定数值大小。
按公式 ω0=12ρv 02确定数值大小，但不得小于0.3kN/m 2，其中ρ的单位为t/m ³，ω0单位为kN/m 2。
也可以用公式ω0=11600v 02计算基本风压的数值，也不得小于0.3kN/m2。
1.1.2 风压高度变化系数μZ风压高度变化系数在同一高度，不同地面粗糙程度也是不一样的。
规范以B 类地面粗糙程度作为标准地貌，给出计算公式。
μZX=(H tB 10)2αB (10H tX )2αX (Z 10)2αXμZA =1.248(Z 10)0.24μZB =1.000(Z )0.30μZC =0.544(Z 10)0.44μZD =0.262(Z 10)0.601.1.3 风荷载体形系数μS1）单体风压体形系数（1）圆形平面μS =0.8；（2）正多边形及截角三角平面μS=0.8+√n，n为多边形边数；（3）高宽比HB≤4的矩形、方形、十字形平面μS=1.3；（4）V形、Y形、L形、弧形、槽形、双十字形、井字形、高宽比HB >4的十字形、高宽比HB>4，长宽比LB≤1.5的矩形、鼓形平面μS=1.4；（5）未述事项详见相应规范。
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0.55 0.5 0.3 0.3 0.35 0.65 0.4 0.35 0.3 0.6 0.6 0.45 0.7 0.45 0.45 0.4 0.4 0.45 0.4 0.45 0.35 0.4 0.35 0.4 0.3 0.3 0.3 0.35 0.35 0.4 0.3 0.4 0.4 0.3 0.35 0.35 0.3
筑群且房屋 表7.2.1
离地面或海 风压高度
平面高度
(m)
A
≥450
3.12
地面粗糙度类别
B
C
3.12 3.12
400
3.12 3.12 3.12
350
3.12 3.12 2.94
300
3.12 2.97 2.75
250
2.99 2.80 2.54
200
2.83 2.61 2.30
150
2.64 2.38 2.03
100
2.40 2.09 1.70
90
2.34 2.02 1.62
80
2.27 1.95 1.54
70
2.20 1.86 1.45
60
2.12 1.77 1.35
50
2.03 1.67 1.25
40
1.92 1.56 1.13
30
1.80 1.42 1.00
20
1.63 1.25 0.84
15
1.52 1.14 0.74
(KN/m2),按 1.62 1.615
>
(KN/m 2)
1.0 0(K
对于平坦 或地稍面有粗起糙 度可分为
A
B
C
D
3 C
石 邢 张 承 秦 唐 保 沧 大 太 阳 临 包 呼 通 阜 朝 锦 鞍 沈 本 营 丹 大 四 长 吉 通 齐 鹤 绥 佳 哈 牡 德 烟 威
济 泰 潍 青 兖 莱 徐 淮 南 南 常 杭 舟 金 衢 宁 温 蚌 六 合 安 黄 赣 九 景 南 樟 邵 南 福 龙 厦 延 宝 西 汉 安
10
1.38 1.00 0.74
5
1.17 1.00 0.74
D 3.12 2.91 2.68 2.45 2.19 1.92 1.61 1.27 1.19 1.11 1.02 0.93 0.84 0.73 0.62 0.62 0.62 0.62 0.62
城市名 北京 天津 上海 重庆
基本风压
0.45 0.5 0.55 0.4
0.35 0.3 0.55 0.4 0.45 0.4 0.4 0.4 0.55 0.4 0.4 0.4 0.55 0.55 0.55 0.6 0.55 0.6 0.5 0.55 0.45 0.6 0.55 0.65 0.55 0.65 0.5 0.5 0.45 0.4 0.55 0.65 0.55 0.5 0.45 0.55 0.65
广州 汕头 深圳 湛江 桂林 柳州 梧州 南宁 北海 海口 三亚 绵阳 成都 内江 涪陵 遵义 贵阳 大理 昆明 丽江 61
0.5 0.8 0.75 0.8 0.3 0.3 0.3 0.35 0.7 0.75 0.85 0.3 0.3 0.4 0.3 0.3 0.3 0.65 0.3 0.3
27.9 m
1.64 1.83
40
1.52
1.60 1.77
50
1.51
1.58 1.73
60
1.49
1.56 1.69
70
1.48
1.54 1.66
80
1.47
1.53 1.64
90
1.47
1.52 1.62
100
1.46
1.51 1.60
150
1.43
1.47 1.54
200
1.42
1.44 1.50
250
1.40
1.42 1.46
300
1.39
1.41 1.44
D 3.21 2.76 2.54 2.39 2.21 2.09 2.01 1.94 1.89 1.85 1.81 1.78 1.67 1.60 1.55 1.51
酒 张 兰 平 天 银 格 西 玉 伊 乌 库 哈 安 新 三 洛 郑 许 开 南 驻 商 枣 施 宜 天 武 黄 岳 吉 常 衡 郴 长 绵 成 内 涪 遵 贵 大 昆 丽 61
指近海海面
和 指海田岛野、、海乡
村 指、有丛密林集、建
筑 指群有的密城集市建
济南 泰安 潍坊 青岛 兖州 莱阳 徐洲 淮阴 南京 南通 常州 杭州 舟山 金华 衢州 宁波 温州 蚌埠 六安 合肥 安庆 黄山 赣州 九江 景德镇 南昌 樟树 邵武 南平 福州 龙岩 厦门 延安 宝鸡 西安 汉中 安康
0.45 0.4 0.4 0.6 0.4 0.4 0.35 0.4 0.4 0.45 0.4 0.45 0.85 0.35 0.35 0.5 0.6 0.35 0.35 0.35 0.4 0.35 0.3 0.35 0.35 0.45 0.3 0.3 0.35 0.7 0.35 0.8 0.35 0.35 0.35 0.3 0.45
A
风压高度变 化系数μz
离地面高度
A类
=1.379xEXP (0.24xLN(Z/
1.764
B类
=EXP(0.32x LN(Z/10))
1.389
C类
=0.616xEXP (0.44xLN(Z/
0.967
D类
=0.318xEXP (0.60xLN(Z/
0.620
石家庄 邢台 张家口 承德 秦皇岛 唐山 保定 沧州 大同 太原 阳泉 临沂 包头 呼和浩特 通辽 阜阳 朝阳 锦州 鞍山 沈阳 本溪 营口 丹东 大连 四平 长春 吉林 通化 齐齐哈尔 鹤岗 绥化 佳木斯 哈尔滨 牡丹江 德州 烟台 威海
D类
=0.80x(1+2 μf)
2.240
μf=
1.2248x EXP(-
μf= 0.9003
表7.5.1.阵风
系数βgz
离地面或海平面高
地面粗糙度类别
度(m)
A
B
C
5
1.69
1.88 2.30
10
1.63
1.78 2.10
15
1.60
1.72 1.99
20
1.58
1.69 1.92
30
1.54
本工程位 于
玻璃幕墙
所以按照 现计算
27.9
类 地m高 的
的风荷载 wk=
式中
βgzμsμ zw0=
(KN/m 1.615 2)
wk βgz= μs= μz=
1.850 1.2 0.970
风荷载标 准阵值风系 数风，荷按载G体B型风系压数高，度 变基化本系风压
w0= 0.75 由上述计算可知，wk= 所以风荷载标准值wk=
阵风系数 βgz
离地面高 度
脉动
系数
27.9
m
A类
=0.92x(1+2 μf)
1.550
μf=
0.387xE XP(-
μf= 0.3422
B类
=0.89x(1+2 μf)
1.645
μf=
0.5xEXP (-
μf= 0.4243
C类
=0.85x(1+2 μf)
1.846
μf=
0.734xE XP(-
μf= 0.5857