第3章 风荷载及地震作用

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1、第3章：风荷载及地震作用竖向荷载水平荷载——自重、楼（屋）面活荷载——风荷载、地震作用主要学习内容3-1风荷载及计算3-2地震作用及计算3-3设计要求及荷载效应组合风荷载（水平荷载之一）—高、大、细、长等柔性工程结构的主要设计荷载空气流动形成的风遇到建筑物时，就在建筑物表面产生压力或吸力，这种风力作用叫风荷载。风的大小与（1）近地风的性质、风速、风向有关（2）建筑物所在地的地藐及周围环境（3）建筑本身的高度、形状以及表面状况有关风的破坏力“森拉克”肆虐浙闽防波堤被冲垮百米[2003七月2812:43]由于16号“森拉克”台风的袭击，投资1.2亿元、总长达1837米

2、的玉环县坎门渔港防波堤遭受严重的损坏。渔港西堤被巨浪冲垮2个缺口，造成防波堤砌面下滑，总长达100多米。险情发生后，当地政府组织公安、边防、民兵应急分队和群众及时进行抢修，力争将损失降低到最低限度。风的破坏力风的破坏力风的破坏力风的破坏力广州大道南一栋五层厂房近1000平方米的2块铁皮被卷起后砸中附近五金厂，100多名工人侥幸逃过大难风荷载的特点风力作用与建筑物外形有直接关系，圆形与正方形受到的风力较合理风力受到建筑物周围环境影响较大，处于高层建筑群中的高层建筑，有时会出现受力更为不利的情况风力作用具有静力、动力两重性质。风力在建筑物表面的分布很不均匀，在角区和建

3、筑物内收的局部区域，会产生较大的风力。与地震作用相比，风力作用持续时间较长，其作用更接近于静力，但建筑物的使用期限出现较大风力的次数较多。由于有较长期的气象观测，大风的重现期很短，所以风力大小的估计比地震作用大小的估计较为可靠。而且抗风设计具有较大的可靠性。3-1风荷载1、高层建筑风荷载的特点风荷载与建筑物的外形（高度、平面和体形）直接有关，也与周围环境（街区、周围建筑群）有很大关系。高层建筑外表面各部分的风压很不均匀。迎风面压力背风面吸力浮力因此，高层建筑中一般不设外伸构件。要考虑风的动力作用——风振层数少的建筑物，刚度大、自振周期短、风荷载产生的振动也小，设计

4、中只需考虑风压的影响，而不考虑风振；高层建筑，刚度小、自振周期长、风的动力作用明显。在工程设计中是通过风振系数来考虑风的动力作用的。平均风压与波动风压图振型系数脉动增大系数，按下表采用：风压高度变化系数，按下表采用：脉动影响系数《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)中规定：当建筑物高度>30m、高宽比>1.5时，考虑风振系数：按照不同的地面粗糙度A类地形、B类地形、C类地形和D类地形取值。见《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002)中的规定。结构基本自振周期框架结构框架-剪力墙结构剪力墙和筒中筒结构结构层数基本风压，按《荷载规范》中“全国基

5、本风压分布图”采用。地面粗糙度为B类地区脉动增大系数注：对地面粗糙度为A类、C类和D类地区应按当地基本风压分别乘以1.38、0.62和0.32后代入《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001)中规定把地面粗糙度分为A、B、C三类：A类指近海海面、海岛、海岸及沙漠地区；B类是田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇及大城市的郊区；C类指由密集建筑群的大城市市区；D类指由密集建筑群且房屋较高的城市市区；离地面或海平面高度（m)地面粗糙度类别ABCD51.171.000.740.62151.521.140.740.62502.031.671.250.8430

6、03.122.972.752.45风压高度变化系数风速随高度的变化2、风荷载——由空旷平坦地面，离地10m统计的重现期为50年(或100年）的10分钟平均最大风速计算所得。可查荷载规范，但不得小于0.3KN/m2风荷载作用面积：垂直于风向的最大投影面积1.基本计算公式2.计算参数基本风压值体型系数高度变化系数风载作用面积风振系数总风荷载和局部风荷载总风荷载对整体房屋的作用：垂直于建筑物表面各表面承受风力的合力：可采用矢量和计算并简化为沿房屋高度变化的分布荷载即作用在承力面上的倒梯形或倒三角形荷载均布荷载风载作用下房屋的水平力示意图+0.8-0.7-0.7-0.5+

7、0.8+0.4+0.4-0.7-0.7-0.5-0.5-0.5+0.8-0.500-0.5-0.5局部风荷载局部增大体型系数檐口、雨蓬、遮阳板等水平构件，局部上浮玻璃幕墙另行标准平面形状不规则立面开洞或连体建筑风洞试验周围地形和环境较复杂例∶已知剪力墙结构如图所示，38层，123.5m高，位于城市郊区Ⅱ类场地，基本风压，已知结构基本自振周期1.9s。(墙厚300mm)求：在横向风荷载作用下一层底的剪力及倾覆力矩为简化计算，将建筑物分为5段，每段顶标高取在楼层处，每段中点距地面的距离作为计算风压高度，地面粗糙度，位于城市郊区为B类，高度(m)12.2536.961.

8、786.5