1.5 风荷载

1.5.1 风荷载标准值及基本风压

1.垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下列规定确定：

（1）当计算主要受力结构时

w_k=β_zμ_sμ_zw₀ （1.5-1）

式中 w_k——风荷载标准值（kN/m²）；

β_z——高度z处的风振系数；

μ_s——风荷载体型系数；

μ_z——风压高度变化系数；

w₀——基本风压（kN/m²）。

（2）当计算围护结构时

w_k=β_gzμ_slμ_zw₀ （1.5-2）

式中 β_gz——高度z处的阵风系数；

μ_sl——风荷载局部体型系数。

2.基本风压是风荷载的基准压力，一般按当地空旷平坦地面上10m高度处10min平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇最大值确定的风速，再考虑相应的空气密度，按贝努利（Bernoulli）公式（见下式）确定的风压：

式中 ρ——空气密度（t/m³），按荷载规范附录E.2.4节3计算；

v₀——基本风速（m/s），按荷载规范附录E.3规定的方法进行统计计算，重现期应取50年。

基本风压应采用按《荷载规范》规定的方法确定的50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/m²。

对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。

3.全国各城市的基本风压值应按荷载规范附录E中表E.5重现期R为50年的值采用。当城市或建设地点的基本风压值在《荷载规范》表E.5没有给出时，基本风压值应按荷载规范附录E规定的方法，根据基本风压的定义和当地年最大风速资料，通过统计分析确定，分析时应考虑样本数量的影响。当地没有风速资料时，可根据附近地区规定的基本风压或长期资料，通过气象和地形条件的对比分析确定；也可比照《荷载规范》附录E中全国基本风压分布图（附图E.6.3）近似确定。

4.风荷载的组合值系数、频遇值系数和准永久值系数可分别取0.6、0.4和0。

1.5.2 风压高度变化系数

1.对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）确定。

地面粗糙度为风在到达结构物以前吹越过2km范围内的地面时，描述该地面上不规则障碍物分布状况的等级。地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：

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。

2.对于山区的建筑物，风压高度变化系数除可按平坦地面的粗糙度类别，由表1.5-1（荷载规范表8.2.1）确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数η分别按下述规定采用：

（1）对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下式采用：

式中 tanα——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tanα＞0.3时，取tanα=0.3；

k——系数，对山峰取2.2，对山坡取1.4；

H——山顶或山坡全高（m）；

z——建筑物计算位置离建筑物地面的高度（m）；当z＞2.5H时，取z=2.5H。

其他部位的修正系数，可按图1.5-1所示，取A、C处的修正系数η_A、η_C为1，AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。

图1.5-1 山峰和山坡的示意

a）山峰 b）山坡

（2）对于山间盆地、谷地等闭塞地形：η=0.75～0.85。

（3）对于与风向一致的谷口、山口：η=1.20～1.50。

3.对于远海海面和海岛的建筑物或构筑物，风压高度变化系数除可按A类粗糙度类别由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）确定外，还应考虑表1.5-2（《荷载规范》表8.2.3）中给出的修正系数。

表1.5-1 风压高度变化系数μ_z

1.5.3 风荷载体型系数

1.房屋和构筑物的风荷载体型系数，可按下列规定采用：

（1）房屋和构筑物与《荷载规范》表8.3.1中的体型类同时，可按该表的规定采用。

（2）房屋和构筑物与《荷载规范》表8.3.1中的体型不同时，可按有关资料采用；当无资料时，宜由风洞试验确定。

（3）对于重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定。

2.当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数μ_s乘以相互干扰系数。相互干扰系数可按下列规定确定：

（1）对矩形平面高层建筑，当单个施扰建筑与受扰建筑高度相近时，根据施扰建筑的位置，对顺风向风荷载可在1.00～1.10范围内选取；对横风向风荷载可在1.00～1.20范围内选取。

表1.5-2 远海海面和海岛的修正系数η

（2）其他情况可比照类似条件的风洞试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。

3.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μ_sl：

（1）封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按表1.5-3（荷载规范表8.3.3）的规定采用。

（2）檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等凸出构件，取-2.0。

（3）其他房屋和构筑物可按1.5.3条（荷载规范8.3.1条）规定体型系数的1.25倍取值。

表1.5-3 封闭式矩形平面房屋的局部体型系数

（续）

4.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μ_sl可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：

（1）当从属面积不大于1m²时，折减系数取1.0。

（2）当从属面积大于或等于25m²时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其他屋面区域折减系数取1.0。

（3）当从属面积大于1m²小于25m²时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：

μ_sl（A）=μ_sl（1）+[μ_sl（25）-μ_sl（1）]lgA/1.4 （1.5-5）

5.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：

1）当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μ_sl。

2）当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μ_sl。

3）当开洞率大于0.30时，取0.8μ_sl。

（3）其他情况，应按开放式建筑物的μ_sl取值。

主导洞口的开洞率是指单个主导洞口面积与该墙面全部面积之比。

μ_sl应取主导洞口对应位置的值。

6.建筑结构的风洞试验，其试验设备、试验方法和数据处理应符合相关规范的规定。

1.5.4 顺风向风振和风振系数

1.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。对于符合1.5.4节（荷载规范第8.4.3条）规定的结构，可采用风振系数法计算其顺风向风荷载。

结构的自振周期应按结构动力学计算；近似的基本自振周期T₁可按1.5.6节（荷载规范附录F）计算。

高层建筑顺风向风振加速度可按荷载规范附录J计算。

2.对于风敏感的或跨度大于36m的柔性屋盖结构，应考虑风压脉动对结构产生风振的影响。屋盖结构的风振响应，宜依据风洞试验结果按随机振动理论计算确定。

3.对于一般竖向悬臂形结构，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，结构的顺风向风荷载可按式（1.5-1）（荷载规范式（8.1.1-1））计算。z高度处的风振系数β_z可按下式计算：

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；

B_z——脉动风荷载的背景分量因子。

4.脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算：

式中 f₁——结构第1阶自振频率（Hz）；

k_w——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。

5.脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定：

（1）对体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑和高耸结构，可按下式计算：

式中 φ₁（z）——结构第1阶振型系数；

H——结构总高度（m），对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；

ρ_x——脉动风荷载水平方向相关系数；

ρ_z——脉动风荷载竖直方向相关系数；

k、a₁——系数，按表1.5-4（《荷载规范》表8.4.5-1）取值。

表1.5-4 系数k和a₁

（2）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（1.5-9）计算的背景分量因子B_z应乘以修正系数θ_B和θ_v。θ_B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；θ_v可按表1.5-5（《荷载规范》表8.4.5-2）确定。

表1.5-5 修正系数θ_v

6．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），B≤2H。

（3）对迎风面宽度较小的高耸结构，水平方向相关系数可取ρ_x=1。

7.振型系数应根据结构动力计算确定。对外形、质量、刚度沿高度按连续规律变化的竖向悬臂形高耸结构及沿高度比较均匀的高层建筑，振型系数φ₁（z）也可根据相对高度z/H按《荷载规范》附录G确定。

1.5.5 横风向和扭转风振

1.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。

2.对圆形截面的结构，应按下列规定对不同雷诺数Re的情况进行横风向风振（漩涡脱落）的校核：

（1）当Re＜3×10⁵且结构顶部风速v_H＞v_cr时，可发生亚临界的微风共振。此时，可在构造上采取防振措施，或控制结构的临界风速v_cr≥15m/s。

（2）当Re≥3.5×10⁶且结构顶部风速v_H的1.2倍大于v_cr时，可发生跨临界的强风共振，此时应考虑横风向风振的等效风荷载。

（3）当雷诺数为3×10⁵≤Re＜3.5×10⁶时，则发生超临界范围的共振，可不作处理。

（4）临界风速v_cr和结构顶部风速v_H可按下列公式确定：

式中 T_i——结构第i振型的自振周期，验算亚临界微风共振时取基本自振周期T₁；

St——斯脱罗哈数，对圆截面结构取0.2；

μ_H——结构顶部风压高度变化系数；

w₀——基本风压（kN/m²）；

ρ——空气密度（kg/m³）。

（5）雷诺数Re可按下列公式确定：

Re=69000vD （1.5-14）

式中 v——计算所用风速，可取临界风速值v_cr值（m/s）；

D——结构截面的直径（m）。当结构的截面沿高度缩小时（倾斜度不大于0.02），可近似取2/3结构高度处的直径。

3.横风向风振的等效风荷载可按下列规定采用：

（1）对于平面或立面体型较复杂的高层建筑和高耸结构，横风向风振的等效风荷载w_Lk宜通过风洞试验确定，也可比照有关资料确定。

（2）对于圆形截面高层建筑及构筑物，其由跨临界强风共振（漩涡脱落）引起的横风向风振等效风荷载w_Lk可按下列规定（荷载规范附录H.1）确定：

跨临界强风共振引起在z高度处振型j的等效风荷载标准值（kN/m²）可按下列规定确定：

1）等效风荷载标准值w_Lkj（kN/m²）可按下式计算：

W_Lk,j=|λ_j|υ_cr²φ_j/12800ζ_j (1.5-15)

式中 λ_j——计算系数，按表1.5-6确定；

φ_j（z）——在z高度处结构的第j振型系数，由计算确定或参考《荷载规范》附录G确定；

ζ_j——结构第j振型的阻尼比；对第1振型，钢结构取0.01，房屋钢结构取0.02；混凝土结构取0.05；对高阶振型的阻尼比，若无相关资料，可近似按第1振型的值取用。

2）临界风速起始点高度H₁值

表1.5-6 λ_j计算用表

表1.5-6中的临界风速起始点高度H₁可按下式确定：

式中 α——地面粗糙度指数，对A、B、C和D四类地面粗糙度分别取0.12、0.15、0.22和0.30；

v_H——结构顶部风速（m/s），按式（1.5-13）（《荷载规范》式（8.5.3-3））计算。

横风向风振等效风荷载所考虑的高阶振型序号不大于4，对一般悬臂形结构，可只取第1或第2阶振型。

（3）对于矩形截面及凹角或削角矩形截面的高层建筑，其横风向风振等效风荷载w_Lk可按荷载规定附录H.2确定。

高层建筑横风向风振加速度可按荷载规范附录J计算。

4.对于扭转风振作用效应明显的高层建筑及高耸结构，宜考虑扭转风振的影响。

5.扭转风振等效风荷载可按下列规定采用：

（1）对于体型较复杂以及质量或刚度有显著偏心的高层建筑，扭转风振等效风荷载w_Lk宜通过风洞试验确定，也可比照有关资料确定。

（2）对于质量和刚度较对称的矩形截面高层建筑，其扭转风振等效风荷载w_Tk可按《荷载规范》附录H.3确定。

6.顺风向风荷载、横风向风振及扭转风振等效风荷载宜按表1.5-7（《荷载规范》表8.5.6）考虑风荷载组合工况。表1.5-7中的单位高度风力F_Dk、F_Lk及扭矩T_Tk标准值应按下列公式计算：

F_Dk=（w_k1-w_k2）B （1.5-17）

F_Lk=w_LkB （1.5-18）

T_Tk=w_TkB² （1.5-19）

式中 F_Dk——顺风向单位高度风力标准值（kN/m）；

F_Lk——横风向单位高度风力标准值（kN/m）；

T_Tk——单位高度风力扭矩标准值（kN·m/m）；

w_k1、w_k2——迎风面、背风面风荷载标准值（kN/m²）；

w_Lk、w_Tk——横风向风振和扭转风振的等效风荷载标准值（kN/m²）。

B——迎风面宽度（m）。

表1.5-7 风荷载组合工况

1.5.6 结构基本自振周期的经验公式

1.高耸结构

（1）一般高耸结构的基本自振周期，钢结构可取下式计算的较大值，钢筋混凝土结构可取下式计算的较小值：

T₁=（0.007～0.013）H （1.5-20）

式中 H——结构的高度（m）。

（2）烟囱和塔架等具体结构的基本自振周期可按下列规定采用：

1）烟囱的基本自振周期可按下列规定计算：

①高度不超过60m的砖烟囱的基本自振周期按下式计算：

②高度不超过150m的钢筋混凝土烟囱的基本自振周期按下式计算：

③高度超过150m，但低于210m的钢筋混凝土烟囱的基本自振周期按下式计算：

式中 H——烟囱高度（m）；

d——烟囱1/2高度处的外径（m）。

2）石油化工塔架（图1.5-2）的基本自振周期可按下列规定计算：

①圆柱（筒）基础塔（塔壁厚不大于30mm）的基本自振周期按下列公式计算：

当H²/D₀＜700时

当H²/D₀≥700时

式中 H——从基础底板或柱基顶面至设备塔顶面的总高度（m）；

图1.5-2 设备塔架的基础形式

a）圆柱基础塔 b）圆筒基础塔 c）方形（板式）框架基础塔 d）环形框架基础塔

D₀——设备塔的外径（m）；对变直径塔，可按各段高度为权，取外径的加权平均值。

②框架基础塔（塔壁厚不大于30mm）的基本自振周期按下式计算：

③塔壁厚大于30mm的各类设备塔架的基本自振周期应按有关理论公式计算。

④当若干塔由平台连成一排时，垂直于排列方向的各塔基本自振周期T₁可采用主塔（即周期最长的塔）的基本自振周期值；平行于排列方向的各塔基本自振周期T₁可采用主塔基本自振周期乘以折减系数0.9。

2.高层建筑

（1）一般情况下，高层建筑的基本自振周期可根据建筑总层数近似地按下列规定采用：

1）钢结构的基本自振周期按下式计算：

T₁=（0.10～0.15）n （1.5-27）

式中 n——建筑总层数。

2）钢筋混凝土结构的基本自振周期按下式计算：

T₁=（0.05～0.10）n （1.5-28）

（2）钢筋混凝土框架、框剪和剪力墙结构的基本自振周期可按下列规定采用：

1）钢筋混凝土框架和框剪结构的基本自振周期按下式计算：

2）钢筋混凝土剪力墙结构的基本自振周期按下式计算：

式中 H——房屋总高度（m）；

B——房屋宽度（m）。

1.5.7 阵风系数

计算围护结构（包括门窗）风荷载时的阵风系数应按表1.5-8（《荷载规范》表8.6.1）确定。

表1.5-8 阵风系数β_gz

（续）

【例1.5-1】 一幢4层的旅馆建筑，建于距海岸为60km的海岛上（图1.5-3）。该建筑的檐口高度为15m，由此可确定该建筑在檐口处的风压高度变化系数μ_z=____。

（A）1.56 （B）1.14 （C）1.20 （D）1.50

图1.5-3 建于海岛上的旅馆建筑的风压高度变化系数

答案：（A）

解答：根据1.5.2节1（《荷载规范》第8.2.1条），建造于海岛上的建筑，其地面粗糙度为A类，查表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1），则对应一般平坦地区的建筑风压高度变化系数，离地面15m高度处为1.42，但对于距海岸为60km的海岛建筑，查表1.5-2（《荷载规范》表8.2.3），还应考虑离岸远近的修正系数η=1.1，则该建筑在檐口15m处的风压高度变化系数由下式算得：

μ_z=1.42×1.1=1.56

【例1.5-2】 一幢矩形平面的8层办公楼，其平面尺寸为22m×50m，房屋高度H=28m（图1.5-4）。它建于密集建筑群且是房屋较高的城市市区，其基本风压w₀=0.60kN/m²，由此可算得这幢建筑在室外地面处由Y向风荷载产生的总剪力标准值V_w0=____kN。

（A）560 （B）1500 （C）1200 （D）980

答案：（A）

解答：本题需分别确定与V_w0有关的μ_z、μ_s、β_z值。

1.风压高度变化系数μ_z值。

根据1.5.2节1、2（《荷载规范》第8.2.1条及第8.2.2条），本题中的建筑所处地面粗糙度属D类，又因房高H=28m，相应地沿房高的风压高度变化系数μ_z值为等值，即μ_z=0.51。

图1.5-4 办公楼平剖面及室外地面处风荷载总剪力V_w0（长度单位：m）

2.风荷载体型系数μ_s值。

根据1.5.3节1（《荷载规范》表8.3.1的第30项的封闭式房屋），则迎风面的体型系数μ_s=+0.8，背风面的体型系数μ_s=-0.5，则总的体型系数μ_s=0.8-（-0.5）=0.8+0.5=1.3。

3.风振系数β_z值。

根据1.5.4节1（《荷载规范》第8.4.1条），由于本建筑高度H=28m＜30m，建筑高宽比H/B=28/22=1.27＜1.5，因此可不考虑风振影响，即风振系数β_z=1.0。

4.室外地面处沿Y向风荷载产生的总剪力标准值V_w0。

H=28m以下迎风面及其背风面的总风荷载标准值w_k可按下式计算：

w_k=β_zμ_sμ_zw₀=1.0×（0.8+0.5）×0.51×0.6kN/m²=0.40kN/m²

室外地面处这幢建筑由Y向风荷载产生的总剪力标准值V_w0由下式算得

V_w0=w_k×50×28kN=0.40×50×28kN=560kN

【例1.5-3】 一幢40层的高层建筑，总高度120m，长50m，宽22m，迎风面宽度为50m。当采用全钢结构时，其结构第一阶自振频率f₁=0.289Hz；但当改用钢筋混凝土结构时，其结构第一阶自振频率f₁=0.408Hz。这两种结构的高层建筑，其基本风压均为w₀=0.5kN/m²，且均在地面粗糙度为B类的地区。因此，可确定这两种结构类型的风振系数β_z。试确定120m、60m高度处两者的风振系数比，即β_120s/β_120c、β_60s/β_60c。

（A）1.358，1.204 （B）2.056，1.500 （C）1.145，0.994 （D）3.356，2.236

答案：（A）

解答：1.根据式（1.5-7）和式（1.5-8）（《荷载规范》式（8.4.4-1）和式（8.4.4-

2））计算脉动风荷载的共振分量因子：

钢结构：

钢筋混凝土结构：

2.根据式（1.5-10）和式（1.5-11）（《荷载规范》式（8.4.6-1）和式（8.4.6-2））计算竖直方向和水平方向的相关系数

3.根据式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算脉动风荷载的背景分量因子

1）由表1.5.4（《荷载规范》表8.4.5-1）查系数k=0.670，a₁=0.187。

2）由附录G表G.0.3查结构第1阶振型系数：

对于120m，φ₁（z）=1.0

对于60m，φ₁（z）=0.38

3）由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）查风压高度变化系数μ_z

对于120m，

对于60m，μ_z=1.71

4）根据式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算：

对于120m，

对于60m，

4.根据式（1.5-6）（《荷载规范》式（8.4.3））计算风振系数β_z

g=2.5；I₁₀=0.14

对于钢结构，

对于钢筋混凝土结构，

比值 β_120s/β_120c=2.059/1.516=1.358

β_60s/β_60c=1.494/1.241=1.204

由此可知这幢高层建筑，如采用全钢结构，则其风荷载将大于混凝土结构。另外，120m处的风荷载大于60m处的风荷载。

【例1.5-4】 一幢38层的钢筋混凝土高层建筑有两种建筑方案，但其标准层建筑平面均为方形，房高H=150m，建筑外形及质量沿房高均较均匀。它建于地面粗糙度为B类的地区。两种建筑方案的差异在于房屋宽度，方案1的房屋宽度B=30m，方案2的B=50m（图1.5-5）。由此可比较两种B值对风荷载值的影响，即在计算风振系数β_z时，算得与β_z有关的水平方向相关系数ρ_x的比值ρ_x30/ρ_x50=____。

（A）1.059 （B）1.04 （C）0.9 （D）1.30

答案：（A）

解答：根据式（1.5-11）（《荷载规范》中式（8.4.6-2））：

【例1.5-5】 一幢高层住宅建筑采用剪力墙结构，其出屋面的女儿墙是下部外墙墙肢的向上延伸。部分女儿墙高度h=2.0m，设计女儿墙时，需按围护结构考虑局部体型系数μ_s1和阵风系数β_gz。该建筑的房屋高度为99m，到女儿墙2m高度的中部处则为H=100m（图1.5-6）。该建筑的基本风压w₀=0.5kN/m²，地面粗糙度为B类地区。由此可算得女儿墙底部由风荷载产生的弯矩标准值M_wk=____kN·m/m。

图1.5-5 两种建筑高宽比方案的水平方向相关系数

（A）4.8 （B）2.1 （C）3.5 （D）5.0

答案：（A）

解答：由图1.5-6可知女儿墙中部距地面的高度H=100m处，由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）可查得风荷载高度变化系数μ_z=2.00，由表1.5-3（《荷载规范》表8.3.3）第1项得女儿墙迎风面及背风面的体型系数之和μ_s=1.0+0.6=1.6，女儿墙的阵风系数可由表1.5-8（《荷载规范》表8.6.1）查得β_gz=1.50，则由风荷载产生在H=100m处平均风荷载标准值w_k可按式（1.5-2）（《荷载规范》（8.1.1-2）式）计算：

w_k=β_gzμ_s1μ_zw₀=1.50×1.6×2.00×0.5kN/m²

=2.4kN/m²

女儿墙中部高度处由风荷载产生的沿每米的水平力：

图1.5-6 高层住宅女儿墙的风荷载

P_w=w_k×2.0=2.4×2kN/m=4.8kN/m

女儿墙底部由风荷载产生的沿每米的弯矩标准值M_wk由下式算得：

M_wk=4.8×1.0kN·m/m=4.8kN·m/m

【例1.5-6】 一幢钢筋混凝土高层办公建筑，该建筑平面为圆形平面，相应地形成圆柱形建筑（图1.5-7）。该建筑属于筒中筒结构，40层，高150m，直径D=20m。它建于地面粗糙度为B类的山区，建在山角。基本风压w₀=0.5kN/m²，试确定100m处横风向风荷载和顺风向风荷载的组合值。

图1.5-7 圆柱形建筑

（A）8.1，47.8 （B）10.5，50.8 （C）15.6，60.6 （D）6.6，35.6

答案：（A）

解答：

1.基本自振周期

根据1.5.6节2（1）2）（《荷载规范》附录F.2.1-2），钢筋混凝土结构基本自振周期：

T₁=（0.05～0.10）n=（0.05～0.10）×40

=2～4（s），取2.45s

2.计算雷诺数Re

斯脱罗哈数St=0.2（对圆截面结构）（见1.5.5节2（4）（《荷载规范》8.5.3条5款））

由式（1.5-12）（《荷载规范》式（8.5.3-2））计算临界风速

由式（1.5-14）（《荷载规范》式（8.5.3-1））计算雷诺数Re=69000vD

v为计算所用风速，可取临界风速v_cr；D为结构截面的直径（m）

Re=69000×40.82×20=56.33×10⁶＞3.5×10⁶

结构顶部风速

ρ为空气密度（kg/m³），取为1.2051kg/m³；结构顶部风压高度变化系数μ_H，查表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1），150m，B类场地粗糙度，μ_H=2.25，基本风压w₀=0.5kN/m²。

此时应考虑横风向风振的等效风荷载。

3.横风向风振等效风荷载计算

1）临界风速起始点高度H₁由式（1.5-16）（《荷载规范》附录H式（H.1.1-2））计算，α=0.15

2）由H₁/H=30.44/150=0.2查表1.5-6（《荷载规范》表H.1.1），得λ₁=1.54

3）在100m处结构的第1振型系数φ₁（100），由附录G表G.0.3查得z/H=100/150=0.667，

4）等效风荷载标准值w_Lk，1=|λ₁|v²_crφ₁（100）/（12800ζ₁），ζ₁=0.05

w_Lk，1=1.54×40.82²×0.597/（12800×0.05）=2.39（kN/m²）

4.顺风向风荷载计算

本建筑高度＞30m，高宽比大于1.5，基本自振周期T₁＞0.25s，由1.5.4节1（《荷载规范》8.4.1条），应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响；但该建筑符合1.5.4节3（《荷载规范》8.4.3条），所以可按式（1.5-1）（《荷载规范》式（8.1.1-1））计算。β_z按下述计算：

（1）100m高度处的风振系数β_z按式（1.5-6）（《荷载规范》式（8.4.3））计算：

其中g=2.5；I₁₀=0.14。

1）脉动风荷载的共振分量因子按式（1.5-7）和式（1.5-8）（《荷载规范》式（8.4.4_-1）和式（8.4.4-2））计算：

结构第1阶自振频率

地面粗糙度修正系数

k_W=1.0；w₀=0.5

；结构阻尼比ζ₁=0.05。

2）脉动风荷载的背景分量因子β_z按式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算：

其中竖直方向的相关系数ρ_z按式（1.5-10）（《荷载规范》式（8.4.6-1））计算：

水平方向相关系数ρ_x按式（1.5-11）（《荷载规范》式（8.4.6-2））计算：

（B=20m＜2H=300m）

结构第1阶振型系数φ₁（100）由附录G表G.0.3查得为

查表1.5-4（《荷载规范》表8.4.5-1）得系数k=0.67；a₁=0.187。

风压高度变化系数μ_z由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）得μ_z=2.0，虽然建筑物建在山区，但建在山角，相当于图1.5-1（《荷载规范》图8.2.2）中的A点或C点，所以μ_z的修正系数η_A或η_C为1.0。

（2）风荷载体型系数μ_s可按《荷载规范》表8.3.1第37项确定。

μ_zw₀d²=2×0.5×20²=400＞0.015

Δ≈0，

（3）顺风向风荷载标准值

由式（1.5-1）（《荷载规范》式（8.1.1-1）），得迎风面、背风面风荷载标准值：

（w_k1-w_k2）=β_zμ_zw₀μ_s=1.35×2.0×0.5×0.5=0.675（kN/m²）

5.100m处单位高度风力F_DK、F_LK可按式（1.5-17）和式（1.5-18）（《荷载规范》式（8.5.6-1）和式（8.5.6-2））计算

顺风向风力 F_DK=（w_K1-w_K2）B=0.675×20=13.5（kN/m）

横风向等效风荷载的风力 F_Lk=w_Lk，1B=2.39×20=47.8（kN/m）

6.风荷载组合值

由表1.5-7（《荷载规范》表8.5.6）得

顺风向风荷载 0.6F_DK=0.6×13.5=8.1（kN/m）

横风向风振等效风荷载 F_Lk=47.8