1、求单层厂房的风荷载条件:某厂房处于大城市郊区,各部尺寸如图2.1.8所示,纵向柱距为6m ,基本风压w 0=0.55kN /m 2,室外地坪标高为-0.150。
要求:求作用于排架上的风荷载设计值。
答案:风荷载体型系数如图2.1.8所示。
风荷载高度变化系数,由《荷载规范》按B 类地面粗糙度确定。
柱顶处(标高11.4m 处) μz =1+(1.14-1)×[(11.4+0. 5-10)/(1 5-10)]=1.044 屋顶(标高12.5m 处) 1.075z μ= (标高13.0m 处) 1.089z μ=(标高15.55m 处) 1.14(1.24 1.14)[(15.550.1515)/(2015)] 1.151z μ=+-⨯+--= (标高15.8m 处为坡面且却是吸力,二面水平分力的合力为零) 垂直作用在纵墙上的风荷载标准值:迎风面:21100.8 1.0440.550.459/k s z w w kN m μμ==⨯⨯= 背风面:22200.5 1.0440.550.287/k s z w w kN m μμ==⨯⨯= 排架边柱上作用的均布风荷载设计值: 迎风面:211 1.40.4596 3.85/Q k q r w B kN m ==⨯⨯=背风面:222 1.40.2876 2.41/Q k q r w B kN m ==⨯⨯= 作用在柱顶的集中风荷载的设计值:0() 1.4[(0.80.5) 1.075 1.10(0.20.6) 1.0890.5(0.60.6) 1.151 2.55]0.55624.3w Q si zi i F r h w B kNμμ==+⨯⨯+-+⨯⨯++⨯⨯⨯⨯=∑2、求双坡屋面的风压条件:地处B 类地面粗糙程度的某建筑物,长10m ,横剖面如图2.1.10a ,两端为山墙,w 0=0.35kN /m 2。
要求:确定各墙(屋)面所受水平方向风力。
答案:1、已知200.35/w kN m =100tan (3/12)14.0415α-==<,相应屋面的0.6s μ=-。
100L m =2、各墙(屋)面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。
3、七层楼房的风荷载计算条件:某七层框架结构如图所示,基本风压为20.7/kN m ,地面粗糙度为A 类。
要求:在图示风向作用下,房屋横向各楼层的风力标准值。
答案:(1)房屋高度2830m m <,高宽比/28/14.1 1.99 1.5H B ==>,根据规范7.4.1的规定可不考虑顺风向风振的影响,取 1.0z β=。
(2)查规范表7.3.1得体型系数0.80.5 1.3s μ=+=。
(3)查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数z μ,具体数值见下表。
(4)应用《荷载规范》式7.1.1-1求风荷载标准值k w ,计算结果见表。
01()2k z s z i j W w B h h βμμ=+(5)各楼层风力50.15i i k i k i k F A w L h w h w =⨯=⨯⨯=⨯⨯,计算结果见表。
各层楼受风面积i A =房长⨯相邻楼层的平均高度=i L h ⨯ 楼层编号 z(m)高度变化系数z μ风荷载标准值k W (2/kN m )平均层高ih (m )风力标准值i F (kN )1 5.5 1.19 1.083 5.0 271.62 10 1.38 1.256 4.05 255.13 13.6 1.48 1.347 3.6 243.24 17.2 1.57 1.429 3.6 257.95 20.8 1.64 1.492 3.6 269.4 6 24.4 1.70 1.574 3.6 279.3 7281.771.611 1.8 145.44、10层楼房的风荷载条件:某10层现浇钢筋混凝土结构框架-剪力墙办公楼,平面及剖面如图2.1.16所示。
当地基本风压为0.7kN /m 2,地面粗糙度为A 类。
要求:建筑物各楼层的风力标准值。
答案:(1)基本风压:w 0=0.7kN /m 2(>0.3kN /m 2)。
(2)风压高度变化系数:zμ由《高规》表3.2.3查得,结果见表2.1.4。
(3)房屋横向自振周期10.060.06100.60.25T n s s==⨯=>(按高规确定)223313339.30.250.53100.250.53100.58514.65H T s B --=+⨯=+⨯=(按荷规确定) 要考虑顺风向风振,风振系数z β计算如下:①由2222010.70.60.252/w T kN s m =⨯=•,按《高规》表3.2.6-1查得 1.32ξ=。
②脉动影响系数υ:/39.3/50.150.78H B ==,由《高规》表3.2.6-2查得0.455υ=。
③振型系数z ϕ:按《高规》3.2.6条近似采用计算点距室外地面的高度z 与H 的比值,振型系数z ϕ与风振系数z β的计算结果见表2.1.3。
(4)风荷载体型系数s μ:按《高规》3.2.5条第5项由附录A 公式计算如下:1239.30.80.480.030.80.480.03 1.3049.6s s s H L μμμ=-=++=++=(5)各楼层风载计算:各楼层受风面积A =相邻两楼层平均层高⨯房屋长度; 各楼层风力0i w wi s wi F A w βμμ=,计算结果见表2.1.4。
5、楼房的风荷载计算已知:在某大城市中心有一钢筋混凝土框架——核心筒结构的大楼(图3.10),外形和质量沿房屋高度方向均基本呈均匀分布。
房屋总高H =120m ,40层,房屋的平面L ⨯B =40m ⨯30m ,该市100年一遇的风压为0.6kN/m 2。
试求:计算该楼迎风面顶点(H =120m)处的风荷载标准值。
答案:1、确定基本风压:200.6/w kN m =。
2、确定风振系数z β和风压高度变化系数z μ自振周期10.070.0740 2.8T n s ==⨯=,由2222010.6 2.8 4.7/w T kN s m =⨯=⋅及地面粗糙度类别D 类,查《高规》表3.2.6-1得 1.491ξ=;求脉动影响系数υ 查《高规》表3.2.6-2,且利用插值法得0.49υ=;查《高规》或查《荷规》,根据120H m =,D 类地面,得 1.406z μ=。
求振型系数z ϕ大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀,为简起见,1z zHϕ≈=。
1.4910.49111 1.521.406z z z ξυϕβμ⨯⨯=+=+= 3、求风荷载体型系数s μ 1200.8(0.480.03) 1.3740s μ=++⨯= 4、作用于屋顶处的风荷载标准值k w20 1.52 1.37 1.4060.6 1.757/k z s z w w kN m βμμ==⨯⨯⨯=6、 计算风荷载引起的内力值条件:某高层建筑剪力墙结构,上部结构为38层,底部1~3层层高为4m ,其他各层层高3m ,室外地面至檐口的高度为120m ,平面尺寸为30m×40m ,地下室筏板基础底面埋深为12m ,如图2.1.1 7所示。
已知基本风压为w 0=0.45kN /m 2,建筑场地位于大城市郊区。
已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。
为简化计算,将建筑物沿高度划分为6个区段,每个区段为20m ,近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值。
要求:计算在风荷载作用下结构底部(一层)的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计值。
答案:(1)基本自振周期根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式,可得结构的基本周期为:10.050.0538 1.90T n s==⨯=222210.45 1.9 1.62/wT kN s m =⨯=•(2)风荷载体型系数对于矩形平面,由《高规》附录A 可求得10.80s μ=2120(0.480.03)(0.480.03)0.5740s H L μ=-+=-+=-(3)风振系数由条件可知地面粗糙度类别为B 类,由《高规》表3.2.6-1可查得脉动增大系数1.502ξ=,脉动影响系数υ根据H/B 和建筑总高度H 由《高规》表3.2.6-2确定,其中B 为迎风面的房屋宽度,由H/B=3可从《高规》表3.2.6-2经插值求得0.474υ=;由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构,可采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值,即/z i H H ϕ=,i H 为第i 层标高;H 为建筑总高度,则由《高规》式(3.2.6)可求得风振系数为:1.5020.474111i iz z z z z H H H H ξυϕξυβμμμ⨯=+=+•=+• (4)风荷载计算风荷载作用下,按《高规》式(3.2.1)可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为:()0.45(0.80.57)4024.66z z z zq z μβμβ=⨯+⨯=按上述方法可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力,见表2.1.5,如图2.1.17所示。
1.4(8001380.81256.21122.0971.6789.2522.2)9578.8V kN =⨯++++++= 1.4(8001321380.81221256.21021122.082971.662789.242522.222)838695.2M kN m =⨯⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=•7、计算风荷载条件:图2.1.19表示一框架-剪力墙结构的平面图,图上标出了风荷载及其合力的作用位置,18层房屋总高58m ,位于大城市效区,地区标准风压w 0=0.385kN /m 2,风向为图中箭头所示方向。
要求:计算屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。
答案:由《高规》3.2.1条,可得到第i 个表面沿建筑物高度z 处,每延米长的风荷载在风作用方向的投影的计算公式是:0cos k z z i si iw w B βμμα=0cos i i si i w w B μα=k z z i w w βμ=式中i B 是第i 个表面的宽度,i α是第i 个表面的法线与x 轴的夹角,si μ、z μ、z β分别为第i 个表面的体型系数、风压高度变化系数及风振系数。
由《高规》3.2.3条,为B 类粗糙度地貌,由表3.2.3得 1.75z μ=。
框架结构的基本自振周期10.08T n =,18n =,所以1 1.44T s =。
2222010.385 1.440.8/w T kN s m =⨯=•查《高规》3.2.6条,得B 类粗糙度地貌的脉动增大系数 1.42ξ=;H/B=58/20=2.9及B 类地面得0.50υ=。