高层建筑结构设计 3荷载和地震作用 w:=Buwo(us B, cosa,+u,2 B2 cosa2+.+us,B, cosan) (329) 式中:a1、a2、…、an为n个表面法线与风作用方向的夹角。 建筑物表面与风力垂直时,&1=0°,风压全部计入总风荷载:表面与风力平行时,即 90°,则风压不计入总风荷载 各表面风荷载的合力作用点,即总风荷载作用点,其位置按静力平衡条件确定, 例题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,其他各层层高为3m,室 外地面至檐口的高度为120m,平面尺寸为30m×40m,地下室采用筏形基础,埋置深度为12m,如图 324(a)、(b所示。已知基本风压为w0=045kN/m2,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六个区段, 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,计算在风荷载作用下结构底部( 层)的剪力和筏形基础底面的弯矩。 出屋面塔体 KOKN 风向 a 图324高层结构外形尺寸及计算简图 解:(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: T1=0.05n=0.05×38=1.90s 2=045×1.92=162kN·s2 (2)风荷载体型系数:对于矩形平面,由附录1可求得 l=080 H 0.48+0.03 048+DO3×120=-057 (3)风振系数:可知地面粗糙度类别为B类,表3,2.2可得脉动增大系数=1.502。脉动影响系 数v根据H/B和建筑总高度H由表3,2.3确定,其中B为迎风面的房屋宽度,由HB=30可从表32.3 经插值求得v=0478;结构属于较均匀的弯剪型结构,则φ2=H1/H。则由式(3.2.8)可求得风振系 数为 B2=15=/+5v,H 1+ l.502×0.478H u. H H 4)风荷载计算:风荷载作用下,按式(3.2.1)W=B,H0可得沿房屋高度分布的风荷载标 准值为: q(-)=0.45×(08+0.57)×401.B=2466B 按上述公式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324,如图324(c)所示。高层建筑结构设计 3 荷载和地震作用 - 7 - ( cos cos cos ) Wz = β zμ zw0 μ s1B1 α1 + μ s2B2 α 2 +K+ μ snBn α n （3.2.9） 式中：α1、α 2 、K、α n 为n 个表面法线与风作用方向的夹角。 建筑物表面与风力垂直时， 0 = 0 α i ，风压全部计入总风荷载；表面与风力平行时，即 0 = 90 α i ，则风压不计入总风荷载。 各表面风荷载的合力作用点，即总风荷载作用点，其位置按静力平衡条件确定。 [例题] 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,其他各层层高为 3m，室 外地面至檐口的高度为 120m，平面尺寸为30m× 40m，地下室采用筏形基础，埋置深度为 12m，如图 3.2.4(a)、(b)所示。已知基本风压为 2 w0 = 0.45kN m ，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 800 kN 。为简化计算，将建筑物沿高度划分为六个区段， 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，计算在风荷载作用下结构底部（一 层）的剪力和筏形基础底面的弯矩。 （a） （b） （c） 图 3.2.4 高层结构外形尺寸及计算简图 解：（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： T 0.05n 0.05 38 1.90s 1 = = × = 2 2 2 2 w0T1 = 0.45×1.9 = 1.62 kN ⋅s m （2）风荷载体型系数：对于矩形平面，由附录 1 可求得 0.80 μ s1 = 0 57 40 120 0 48 0 03 L H s2 0.48 0.03 . . ⎟ = − . ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ = − + × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ μ = − + （3）风振系数：可知地面粗糙度类别为 B 类，表 3.2.2 可得脉动增大系数ξ = 1.502 。脉动影响系 数ν 根据 H/B 和建筑总高度 H 由表 3.2.3 确定，其中 B 为迎风面的房屋宽度，由 H/B=3.0 可从表 3.2.3 经插值求得ν = 0.478；结构属于较均匀的弯剪型结构，则 ϕ z = Hi / H 。则由式（3.2.8）可求得风振系 数为： H 1 502 0 478 H 1 H H 1 1 i z i z ⋅ × = + = + ⋅ = + μ μ ξν μ ξ ν ϕ β . . z z z （4）风荷载计算：风荷载作用下，按式（3.2.1）wk = β zμ sμ zw0可得沿房屋高度分布的风荷载标 准值为： ( ) z z z z q( z ) = 0.45× 0.8 + 0.57 ×40μ β = 24.66μ β 按上述公式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 3.2.4，如图 3.2.4(c)所示