兰州新区风荷载与某工程结构抗风设计

兰州新区风荷载与某工程结构抗风设计

兰州新区风荷载与某工程结构抗风设计

摘要：风荷载是结构设计中一个重要的设计荷载。本文根据兰州新区中川气象站三十年的基本风速资料，利用Gumbel分布方法，统计计算得出兰州新区不同频率（不同重现期）的极值风速，分析确定了基本风压值。以兰州新区综合服务中心为例，对该钢筋混凝土结构进行了抗风设计，将计算出的结果作了比较，并得出相应结论。

关键词：风速；抗风设计；兰州新区

中图分类号：TU 文献标识码：A

文章编号：

风荷载是建筑物的主要荷载之一，对于高层建筑物起着决定性作用。随着兰州新区规划建设工作的全面展开，将建造大量(超)高层建筑。本文通过利用统计学方法分析统计兰州新区的风况，估算多年一遇的大风风险值问题，对该地区的风荷载进行特性研究。在分析研究的基础上，以兰州新区综合服务中心大楼为例，进行了结构抗风设计，从而为高层建筑和高耸结构的抗风设计、抗风防灾对策以及兰州新区城市规划提供依据。

1 兰州新区重现期极值风速分析[1-5]

选取中川气象站30年的实测风速资料，按照我国《建筑结构荷载规范》修正，将实测风速值统一换算为标准条件下海面上IOm高度处10min的平均风速。选取每年风速的最大值得到一个年极值序列，对得到的年极值序列应用Gumbel分布进行风速极值的预测。

表2不同重现期极值风速计算结果

Gumbel极值分布模型在显著水平a=0.05，对不同的样本容量n，

查表得到不同的K—S检验的临界值Dn (0.05)。经检验，Dn < Dn (0.05)，分布类型可以接受。

表3 极值分布的K-S检验

2 兰州新区风压[6]

=0.33kn/ >0.30 kn/

经计算，兰州新区基本风压为0.33kn/ ，大于建筑筑结构荷载规范(GB50009-2012)中给出的0.30 kn/ 。建议兰州新区高层建筑进行抗风设计时，基本风压选取0.33 kn/ 。

4 某工程算例[6-8]

兰州新区综合服务中心大楼位地上16层,建筑面积13.5万平方米。框架剪力墙结构，其质量和外形等沿高度均匀分布，高H=78.3米，宽度B=145.3m。单位高度质量m 120t/m,基本风压 =0.33kN/ ，位于B类地区。

解：

（1）先对该结构进行基本参数的计算

由B类地区与标准地区的基本风压的换算关系并按规范重现期取50年，可得

=0.33Kn/ ， =0.8665s>0.25s，可知=0.25，

H/B=0.5382， =1.95， =0.8+0.5=1.3

（2）风振系数

查表得 =1.28， =0.39

由，沿高度方向取8个等分点，得

（10）=1+1.28×0.39×（0.16/1.00）=1.08，（20）=1+0.4992×（0.26/1.25）=1.10

（30）=1+0.4992×（0.35/1.42）=1.12，（40）=1+0.4992×（0.44/1.56）=1.14

（50）=1+0.4992×（0.53/1.67）=1.16，（60）=1+0.4992×（0.61/1.77）=1.17

（70）=1+0.4992×（0.70/1.86）=1.19，（80）=1+0.4992×（0.80/1.95）=1.20

(3)基底弯矩

由平均风力和风振力引起的总风力为 (Z)A,,由此即可求出基底弯矩

= ==0.3237Kn.m

（4）定点位移计算

对于顶点的静位移，可得

= 0.0248m

位移风振系数由表求得

则顶点位移为

=0.0298m

在兰州新区综合服务中心大楼的抗风分析后，对结构的抗风舒适性与安全性进行评价，满足业主（兰州新区城市发展投资有限公司）所要求的强度、刚度、舒适度的设计性能要求。

5 结论

1.根据Gumbel分布方法，经统计计算得出兰州新区不同频率（不同重现期）的最大风速，建立了10分钟最大风速频率曲线。

2.经计算，兰州新区基本风压为0.330.33kn/ ，大于建筑筑结构荷载规范(GB50009-2012)中给出的0.30 kn/ 。建议兰州新区高层进行建筑抗风设计时，基本风压选取0.33 kn/ 。

3.在分析研究的基础上，以兰州新区综合服务中心大楼为例，进行了结构抗风设计。该结果将为规划、设计、施工部门提供兰州新区风灾风险防范对策与防风减振建议。

参考文献：

[1] 吴瑾，夏逸鸣，张丽芳. 土木工程结构抗风设计. 北京: 科学出版社, 2007.

[2] 宋丽莉，孙娴，房小仪等. 桥梁建设抗风设计气候可行性论

证技术指南.北京：气候可行性论证技术指南编写组，2011,24-27

[3] 华东水利学院.水文学的概率统计基础.北京:水利电力出版社，1981

[4] 陈敦隆.海洋科学研究中的概率统计方法.北京：海洋出版社，1982

[5] 刘敦训，张洪卫，刘晋升等. 建筑工程风压设计中的气象应用.中国气象学会2005年学术年会的征文.北京：中国气象学会，2005,7118-7122

[6] 中华人民共和国国家标准.建筑筑结构荷载规范

(GB50009-2012).北京:中国建筑工业出版社，2012.

[7] 王茹. 土木工程防灾减灾学[ M] . 北京: 中国建材工业出

版社, 2008.

[8] 江见鲸，徐志胜. 防灾减灾工程学. 北京: 机械工业出版社, 2002.

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