(一)各边的风荷载体型系数
1.《建筑结构荷载规范》规定
8.3.1 房屋和构筑物的风荷载体型系数,可按下列规定采用:
1 房屋和构筑物与表8.3.1中的体型类同时,可按表8.3.1的规定采用;
2 房屋和构筑物与表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。
表8.3.1 风荷载体型系数
2.《高层建筑混凝土结构技术规程》规定
B.0.1 风荷载体型系数应根据建筑物平面形状按下列规定采用:
1 矩形平面
注:H为房屋高度。
(二)整体风荷载体型系数
对于一般的高层建筑来说,由于建筑层高一般不会太高,在刚性楼屋盖约束作用下,沿建筑物表面竖向分布的水平风荷载,通常可被化为楼层节点水平荷载作用于建筑物。从高层建筑结构整体抗风设计角度来看,楼层高度内迎风背风分布风压产生的局部应力影响较小,可忽略不计。此时的高层建筑整体风载体型系数μs,可取迎风压力体型系数与背风吸力系数绝对值总和计,《高层建筑混凝土结构技术规程》规定了各类高层建筑平面体型的整体风载体型系数μs。
4.2.3 计算主体结构的风荷载效应时,风荷载体型系数μs可按下列规定采用:
1 圆形平面建筑取0.8;
2 正多边形及截角三角形平面建筑,由下式计算:
式中 n——多边形的边数。
3 高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3;
4 下列建筑取1.4:
1)V形、Y形、弧形、双十字形、井字形平面建筑;
2)L形、槽形和高宽比H/B大于4的十字形平面建筑;
3)高宽比H/B大于4,长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑。
真题 【5.4.1】 (1999年二级考题,因规范改版,本题已作相应调整)
拟设计房屋高度为30m的高层建筑,在抗风设计时,要求选用合理的体型,以减小风压
值。试问,在如图5.4.10所示的结构平面中,哪一个形状的风荷载体型系数最小?
提示:按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010解题。
图 5.4.10
【答案】 (A)
【详解】
(1)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.3条,(A)圆形:μs=0.8。
(2)(B)正多边形,。
(3)(C)正方形,H/B=30/15=2<4,μs=1.3。
(4)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录B,(D)为X形平面,体型系数如下图所示:
(5)根据以上数据可知,(A)正确。
【简解】 根据《高规》4.2.3条及附录B,圆形为0.8最小,(A)正确。
真题 【5.4.2】 (2005年二级考题,因规范改版,本题已作相应调整)
某拟建的高度为59m的16层现浇钢筋混凝土框剪结构,质量和刚度沿高度分布比较均匀,对风荷载不敏感,其两种平面方案如图5.4.11所示。假设在如图所示的风作用方向两种结构方案的基本自振周期相同。当估算主体结构的风荷载效应时,试问,方案a与方案b的风荷载标准值(kN/m2)之比,最接近于下列何项比值?
提示:按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3—2010解题。
(A)1∶1 (B)1∶1.15
(C)1∶1.2 (D)1.15∶1
【答案】 (D)
【详解】(www.daowen.com)
图 5.4.11
(1)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.1条,wk=βzμsμzw0,式中βz、μz、w0均相同。
(2)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.3条,风荷载体型系数:
方案a正方形:H/B=59/14=4.2>4,L/B=14/14=1<1.5,μs=1.4
方案b正八边形:
wa∶wb=1.15∶1,(D)正确。
【简解】
(1)根据《高规》4.2.1条,wk=βzμsμzw0。
(2)根据《高规》4.2.3条:
方案a:H/B=59/14=4.2>4,L/B=14/14=1<1.5,μs=1.4方案b:
wa∶wb=1.15∶1,(D)正确。
真题 【5.4.3】 (2012年二级考题,因规范改版,本题已作相应调整)
某地上16层、地下1层的现浇钢筋混凝土框架-剪力墙办公楼,如图5.4.12所示。房屋高度为64.2m,该建筑地下室至地上第3层的层高均为4.5m,其余各层层高均为3.9m,质量和刚度沿高度分布比较均匀,丙类建筑,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.15g,设计地震分组为第一组,Ⅲ类场地,在规定的水平力作用下,结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%,地下1层顶板为上部结构的嵌固端。构件混凝土强度等级均为C40(fc=19.1N/mm2,ft=1.71N/mm2)。
假定,该建筑所在地区的基本风压为0.40kN/m2(50年一遇),地面粗糙度为B类,风向如图5.4.12所示,风载沿房屋高度方向呈倒三角形分布,地面处(±0.000)为0,屋顶高度处风振系数为1.42,L形剪力墙厚度均为300mm。试问,承载力设计时,在图示风向风荷载标准值作用下,在(±0.000)处产生的倾覆力矩标准值Mwk(kN·m)与下列何项数值最为接近?
提示:①按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)计算风荷载体型系数;
②假定风作用面宽度为24.3m。
(A)42000 (B)47000 (C)50000 (D)68000
图 5.4.12
【答案】 (C)
【详解】
(1)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.3-3条,高宽比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。H/B=64.2/15=4.28>4,不符合此条要求。
(2)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.3-4-3)条,高宽比H/B大于4,长宽比L/B不大于1.5的矩形、鼓形平面建筑,体型系数取1.4。L/B=24.3/15=1.62>1.5,不符合此条要求。
(3)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.3-5条,在需要更细致进行风荷载计算的场合,风荷载体型系数可按本规程附录B采用,或由风洞试验确定。
(4)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录B.0.1第1项,如下图所示:
(5)根据《建筑结构荷载规范》8.2.1条:
风压高度变化系数:
(6)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.2条及条文说明,房屋高度H=64.2m>60m,属于对风荷载比较敏感的高层建筑,承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。
w0=1.1×0.4=0.44kN/m2
(7)根据《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.1条:
wk=βzμsμzw0=1.42×1.36×1.74×0.44=1.48kN/m2
(8)求±0.000处的风荷载产生倾覆力矩标准值
顶部风荷载:Wk=1.48×24.3=35.96kN/m
±0.000处弯矩标准值:
(C)正确。
【简解】
(1)根据《高规》附录B.0.1第1项
(2)根据《荷规》8.2.1,
(3)根据《高规》4.2.2条及条文说明,w0=1.1×0.4=0.44kN/m2
(4)根据《高规》4.2.1,wk=βzμsμzw0=1.42×1.36×1.74×0.44=1.48kN/m2
(5)顶部:Wk=1.48×24.3=35.96kN/m
±0.000处:,(C)正确。
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