风荷载习题

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

w0＝0．55kN／m2，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）z1.075 （标高13.0m处）z1.089

（标高15.55m处）z1.14(1.241.14)[(15.550.1515)/(2015)]1.151 （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：w1ks1zw00.81.0440.550.459kN/m2 背风面：w2ks2zw00.51.0440.550.287kN/m2 排架边柱上作用的均布风荷载设计值： 迎风面：q1rQw1kB1.40.45963.85kN/m2

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背风面：q2rQw2kB1.40.28762.41kN/m2 作用在柱顶的集中风荷载的设计值：

FwrQ(sizihi)w0B1.4[(0.80.5)1.0751.10(0.20.6)1.0890.5(0.60.6)1.1512.55]0.55624.3kN2、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，

w0＝0．35kN／m2。

要求：确定各墙(屋)面所受水平方向风力。

答案：1、已知w00.35kN/m2

100 tan(3/12)14.0415，相应屋面的s0.6。

L100m

2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。

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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0.7kN/m2，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28m30m，高宽比H/B28/14.11.991.5，根据规范7.4.1的规定可不考虑顺风向风振的影响，取z1.0。 （2）查规范表7.3.1得体型系数s0.80.51.3。

（3）查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数z，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wk,计算结果见表。

1 Wkzszw0(hihj)B

2

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（5）各楼层风力FiAiwkLhiwk50.15hiwk，计算结果见表。 各层楼受风面积Ai＝房长相邻楼层的平均高度＝Lhi 楼层编号 z(m) 高度变化系数风荷载标准值Wk(kN/m2) 平均层高hi（m） 风力标准值Fi（kN） z 1 2 3 4 5 6 7 5.5 10 13.6 17.2 20.8 24.4 28 1.19 1.38 1.48 1.57 1.64 1.70 1.77 1.083 1.256 1.347 1.429 1.492 1.574 1.611 5.0 4.05 3.6 3.6 3.6 3.6 1.8 271.6 255.1 243.2 257.9 269.4 279.3 145.4 4、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／m2，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：w0＝0．7kN／m2(>0．3kN／m2)。 （2）风压高度变化系数：（3）房屋横向自振周期

z由《高规》表3.2.3查得，结果见表2.1.4。

（按高规确定）

T10.06n0.06100.6s0.25s4

T10.250.531032H2339.30.250.531030.585s（按荷规确定） 3B14.65 要考虑顺风向风振，风振系数z计算如下：

①由w0T120.70.620.252kN•s2/m2，按《高规》表3.2.6-1查得1.32。 ②脉动影响系数：H/B39.3/50.150.78，由《高规》表3.2.6-2查得0.455。 ③振型系数z：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与风振系数z的计算结果见表2.1.3。

（4）风荷载体型系数s：按《高规》3.2.5条第5项由附录A公式计算如下：

ss1s20.80.480.03H39.30.80.480.031.30L49.6

（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FiAwwiswiw0，计算结果见表2.1.4。

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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/m2。 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：w00.6kN/m2。 2、确定风振系数z和风压高度变化系数z

自振周期T10.07n0.07402.8s，由w0T120.62.824.7kNs2/m2及地面粗糙

度类别D类，查《高规》表3.2.6-1得1.491；求脉动影响系数 查《高规》表3.2.6-2，且利用插值法得0.49；

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查《高规》或查《荷规》，根据H120m，D类地面，得z1.406。

求振型系数z

大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀，为简起见，z z1z1。 Hz1.4910.49111.52 z1.4063、求风荷载体型系数s s0.8(0.480.03120)1.37 404、作用于屋顶处的风荷载标准值wk

wkzszw01.521.371.4060.61.757kN/m2

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w0＝0．45kN／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：

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T10.05n0.05381.90s

（2）风荷载体型系数对于矩形平面，由《高规》附录A可求得

wT120.451.921.62kN•s2/m2

s10.80

s2(0.480.03H120)(0.480.03)0.57L40

（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

1.502，脉动影响系数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0.474；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Hi/H，Hi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：

zHi1.5020.474Hi1•1•zzHzH

（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：

z1q(z)0.45(0.80.57)40zz24.66zz

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。

风荷载作用下各层的剪力计算 表2.1.5 区段合力Hiz z Hi(m)q(z)(kN/m) F区段 i（kN） H 突出屋面 6 110 0．917 2．15 1．304 5 90 0．750 2．02 1．261 4 70 0．583 1．86 1．223 3 50 0．417 1．67 1．178 2 30 0．250 1．42 1．125 1 10 0．083 1．00 1．059 则可计算求得在风荷载作用下结构底部一层的剪力设计值为： 69．04 62．81 56．10 48．58 39．46 26．11 800 1380．8 1256．2 1122．0 971．6 789．2 522．2 V1.4(8001380.81256.21122.0971.6789.2522.2)9578.8kN M1.4(8001321380.81221256.21021122.082971.662789.242522.222)838695.2kN•m

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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w0＝0．385kN／m2，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：

wkzzw0Bisicosiwiw0Bisicosi

wkzzwi

式中Bi是第i个表面的宽度，i是第i个表面的法线与x轴的夹角，si、z、z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z1.75。 框架结构的基本自振周期T10.08n，n18，所以T11.44s。

w0T120.3851.4420.8kN•s2/m2

查《高规》3.2.6条，得B类粗糙度地貌的脉动增大系数1.42；

H/B=58/20=2.9及B类地面得0.50。屋顶处的振型系数z1.0，由《高规》3.2.6得风振系数z1z1.420.5111.41 z1.759

本建筑有5个建筑面，在图示风的作用下，各面风载体型系数见图2.1.19，w1~w5在x 方向分力及合力计算见表2.1.6。因为wiyi0，合力作用线在x轴上。表中yi为wi到

x轴的距离。

屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载wzzzw1.411.751024.675kN/m。

i各面的合力作用线在第1个面的中间与x轴重合。

8、山坡上建筑物的风压

条件：某房屋修建在山坡高处，见图2．1．24，山麓附近的基本风压为0．35kN／m2，

山坡坡度α＝22．08°，高差H＝30m，离坡顶200m处有一高度为20m的房屋， 地面粗糙度为B类。

要求：确定离坡顶200m地表D处的风压及房屋顶部E处的风压。

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答案：

1、离坡顶200m地表D处的风压

9、围护结构的风荷载

条件：某城市郊区有一30层的一般钢筋混凝土高层建筑，如图2．1．25所示。地

面以上高度为100m，迎风面宽度为25m，按100年重现期的基本风压 w0＝0．55kN／m2。

要求：确定高度100m处迎风面围护结构的风荷载标准值(kN／m2)。

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答案：

1、根据《荷载规范》7．2．1条，城市郊区的地面粗糙度为B类。

2、查《荷载规范》表7．2．1得高度为100m处的风压高度变化系数z2.09。 3、查《荷载规范》表7．5．1得阵风系数βgz＝1．51。

4、根据《荷载规范》7．3．3的规定，外表面正压区外表面的局部风压体型系数查《规范》

表7．3．1，得μs＝＋0．8。

5、根据《荷载规范》7．3．3“二、内表面，对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取

－0．2或0．2”的规定。取内表面的局部风压体型系数0．2。 6、应用《荷载规范》式(7．1．1—2)得

wzzszw01.51(0.80.2)2.090.551.736kN/m2

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10、山坡处建筑的风压

条件：在城市郊区有一高100m的建筑物，位于一高度为45m的山坡顶部，如图2．1．23

所示。

要求：确定建筑屋面D处的风压高度变化系数μz和B点的地形条件修正系数ηB。

答案：

该建筑物位于城市郊区，地面粗糙度属于B类，查《荷载规范》表7．2．1得建 筑屋面D处的风压高度变化系数μD＝2．09。

应用《荷载规范》式(7．2．2)求B点的地形条件修正系数ηB。

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11、 求舒适度

条件：有一高175m、46层的钢框架－核心筒结构的办公大厦一座(图2．1．26)。平面呈正

方形，L×B＝35m×35m，平均层高3．8m，每层的建筑物质量为1．55t／m2，位于基本风压w0＝0．75kN／m2的该市市中心，属D类的地面粗糙度类别。经计算得该结构的基本自振周期T1＝3．5秒。

要求：确定该楼的顺风向顶点最大加速度值。判断是否满足舒适度要求。

图2.1.26 轮廓尺寸图

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（注：此顺风向顶点加速度的公式见《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ137－2001）第

5.5.1条）

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