风荷载习题Word格式.docx
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作用在柱顶的集中风荷载的设计值:
2、求双坡屋面的风压
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。
确定各墙(屋)面所受水平方向风力。
1、已知
,相应屋面的。
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
某七层框架结构如图所示,基本风压为,地面粗糙度为A类。
在图示风向作用下,房屋横向各楼层的风力标准值。
(1)房屋高度,高宽比,根据规范7.4.1的规定可不考虑顺风向风振的影响,取。
(2)查规范表7.3.1得体型系数。
(3)查《荷载规范》7.2.1得风压高度变化系数,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,计算结果见表。
(5)各楼层风力,计算结果见表。
各层楼受风面积=房长相邻楼层的平均高度=
楼层编号
z(m)
高度变化系数
风荷载标准值()
平均层高(m)
风力标准值()
1
5.5
1.19
1.083
5.0
271.6
2
10
1.38
1.256
4.05
255.1
3
13.6
1.48
1.347
3.6
243.2
4
17.2
1.57
1.429
257.9
5
20.8
1.64
1.492
269.4
6
24.4
1.70
1.574
279.3
7
28
1.77
1.611
1.8
145.4
4、10层楼房的风荷载
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。
建筑物各楼层的风力标准值。
(1)基本风压:
w0=0.7kN/m2(>
0.3kN/m2)。
(2)风压高度变化系数:
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(按高规确定)
(按荷规确定)
要考虑顺风向风振,风振系数计算如下:
由,按《高规》表3.2.6-1查得。
脉动影响系数:
,由《高规》表3.2.6-2查得。
振型系数:
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,
振型系数与风振系数的计算结果见表2.1.3。
(4)风荷载体型系数:
按《高规》3.2.5条第5项由附录A公式计算如下:
(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,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LB=40m30m,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。
1、确定基本风压:
。
2、确定风振系数和风压高度变化系数
自振周期,由及地面粗糙度类别D类,查《高规》表3.2.6-1得;
求脉动影响系数
查《高规》表3.2.6-2,且利用插值法得;
查《高规》或查《荷规》,根据,D类地面,得。
求振型系数
大楼的刚度和质量沿房屋高度分布较均匀,为简起见,。
3、求风荷载体型系数
4、作用于屋顶处的风荷载标准值
6、
计算风荷载引起的内力值
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。
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。
(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:
(2)风荷载体型系数对于矩形平面,由《高规》附录A可求得
(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,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;
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,为第层标高;
H为建筑总高度,则由《高规》式(3.2.6)可求得风振系数为:
(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:
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
区段合力()
突出屋面
800
110
0.917
2.15
1.304
69.04
1380.8
90
0.750
2.02
1.261
62.81
1256.2
70
0.583
1.86
1.223
56.10
1122.0
50
0.417
1.67
1.178
48.58
971.6
30
0.250
1.42
1.125
39.46
789.2
0.083
1.00
1.059
26.11
522.2
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:
7、计算风荷载
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。
计算屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。
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:
式中是第个表面的宽度,是第个表面的法线与轴的夹角,、、分别为第个表面的体型系数、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。
框架结构的基本自振周期,,所以。
查《高规》3.2.6条,得B类粗糙度地貌的脉动增大系数;
H/B=58/20=2.9及B类地面得。
屋顶处的振型系数,由《高规》3.2.6得风振系数
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,在 方向分力及合力计算见表2.1.6。
因为,合力作用线在轴上。
表中为到
轴的距离。
屋顶处垂直于建筑物表面的风荷载。
各面的合力作用线在第1个面的中间与轴重合。
8、山坡上建筑物的风压
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。
确定离坡顶200m地表D处的风压及房屋顶部E处的风压。
1、离坡顶200m地表D处的风压
9、围护结构的风荷载
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)。
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。
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
10、山坡处建筑的风压
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。
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。
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。
11、
求舒适度
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。
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
(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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