风荷载计算公式

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4.2风荷载

当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑

所受的风荷载。

4.2.1单位面积上的风荷载标准值

建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以

高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。

垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：式中：

1.基本风压值Wo

按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇

大值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。

对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏

主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年

的风压。

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。

2.风压高度变化系数μz

《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。

A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区；

B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区；

C类：指有密集建筑群的城市市区；

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D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区；

风荷载高度变化系数μz

0.24

)0.44

0.6

地面粗糙类别

高度（m)

ABCD

51.171.000.740.62

101.381.000.740.62

151.521.140.740.62

计算公式

201.631.250.840.62

A类地区=1.379(z/10)

301.801.421.000.62

B类地区=(z/10)0.32

401.921.561.130.73

C类地区=0.616(z/10

502.031.671.250.84

D类地区=0.318(z/10)

602.121.771.350.93

702.201.861.451.02

802.271.951.541.11

902.342.021.621.19

1002.402.091.701.27

1502.642.382.031.61

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2002.832.612.301.92

2502.992.802.542.19

3003.122.972.752.45

3503.123.122.942.68

4003.123.123.122.91

≥450

3.123.123.123.12

位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。

3.风载体型系数μs

风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的

小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。

计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型

数或由风洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图

注：“＋”代表压力；“－”代表拉力。

4.风振系数βz

风振系数β

z

反映了风荷载的动力作用，它取决于建筑物的高宽比、基本自振周期及地面粗糙度基

本风压。《荷载规范》规定对于基本自振周期大于0.25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，

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及对于高度大于30m且高宽比大于1.5的高柔房屋，均应考虑风压脉动对结构发生顺风向风振的影响。

风振系数βz可按下式计算:

（

－2）

式中:ψz——基本振型z高度处的振型系数，当高度和质量沿高度分布均匀时，可以近似用z/H代

型系数；

ζ——脉动增大系数，查表时需要参数ω0T2，其中ω0为基本风压值，T为结构

周期，可用近似方法计算；

υ——脉动影响系数，μz——

风压高度变化系数，

脉动增大系数ξ

ω0T1(kNs/m)

0.010.020.040.060.080.100.200.400.60

钢结构

1.471.571.691.771.831.882.042.242.36

有填充墙的房屋钢结构

1.261.321.391.441.471.501.611.731.81

混凝土及砌体结构

1.111.141.171.191.211.231.281.341.38

ω0T1(kNs/m)

0.801.002.004.006.008.0010.0020.0030.00

钢结构

2.462.532.803.093.283.423.543.914.14

有填充墙的房屋钢结构

1.881.932.102.302.432.522.602.853.01

混凝土及砌体结构

1.421.441.541.651.721.71.821.962.06

注：计算ω0T1时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压，而对A类、C类和D类地区应按当地的基本风压分

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以1.38、O.62和0.32后代入。

根据我国的实测数据进行计算，再结合我国的工程设计经验加以修正而确定的c值列于表

高层建筑的脉动影响系数υ

H/B粗糙总高度H（m）

度类

<=30

50300350

别

<=0.5A0.44

0.420.330.270.240.210.190.17

B0.420.410.330.280.250.220.200.18

C0.400.400.340.290.270.230.220.20

D0.360.370.340.300.270.250.240.22

1.0A0.480.470.410.350.310.270.260.24

B0.460.460.420.360.360.290.270.26

C0.430.440.420.370.340.310.290.28

D0.390.420.420.380.360.330.320.31

2.0A0.500.510.460.420.380.350.330.31

B0.480.500.470.420.400.360.350.33

C0.450.490.480.440.420.380.380.36

D0.410.460.480.460.460.440.420.39

3.0A0.530.510.490.420.410.380.380.36

B0.510.500.490.460.430.400.400.38

C0.480.490.490.480.460.430.430.41

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D0.430.460.490.490.480.470.460.45

5.0A0.520.530.510.490.460.440.420.39

B0.500.530.520.500.480.450.440.42

C0.470.500.520.520.500.480.470.45

D0.430.480.520.530.530.520.510.50

8.0A0.530.540.530.510.480.460.430.42

B0.510.530.540.520.500.490.460.44

C0.480.510.540.530.520.520.500.48

D0.430.480.540.530.550.550.540.53

4.2.2总体风荷载

1.总体风荷载

设计时，使用总风荷载计算风荷载作用下结构的内力及位移。总风荷载为建筑物各个表面承受风

的合力，是沿建筑物高度变化的线荷载。通常，按x、y两个互相垂直的方向分别计算总风荷载。按下式

算z高度处的总风荷载标准

值:（4.2

式中:

n

——建筑外围表面数；

Bi——第i个表面的宽度；

——第i个表面的风载体型系数；

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——第i个表面法线与总风荷载作用方向的夹角如图4.2－5

图4.2-5

各表面风力的合力作用点，即为总体风荷载的作用点。设计时，将沿高度分布的总体风荷载的线

载换算成集中作用在各楼层位置的集中荷载，再计算结构的内力及位移。

2.局部风荷载

风力作用在建筑物表面，压力分布很不均匀（如图4.2-2和图4.2-3），在角隅、檐口、边棱处和

附属结构的部位（如阳台、雨蓬等外挑构件），局部风压大大超过平均风压．根据风洞试验和一些实测结

可知，迎风面的中部和一些窝风部位，由于气流不易向四周扩散，出现较大风压，因此应计算局部风荷载

当计算维护结构时，单位面积上的风荷载标准值，按下式计算：

Wk＝βgz·μs·μz·W0（4.2-4）

式中：

βgz---高度Z处的阵风系数；见P58表4.5

验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数：

1）外表面

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（1））正压区按正常情况采用。

（2））负压区。

对墙面，取μs=-1.0;对墙角边μs=-l.8；对屋面局部部位（周边和屋面坡度大于100的屋脊部位

取μs=-2.2;对檐口、雨篷、遮阳板等突出构件的浮风，取μs=-2.0,对墙角边和屋面局部部位的作用宽度

房屋宽度的0.1或房屋平均高度的0.4，取其小者，但不小于1.5m

2）内表面

对封闭式建筑物，按外表面风压的正负情况取μs=-0.2或0.2;计算围护结构风荷载时的阵风系

应按P59表4.6采用。

例题---风荷载

【例4．2-1】某8层现浇钢筋混凝土－剪力墙结构，为一般的高层办公建筑，其平面及剖面如

4.2-6和图4.3-7所示，各层楼面荷载及质量、侧移刚度沿刚度变化比较均匀。当地基本风压为0.7kN/m

面粗糙度为C类。

求在图4.2-6所示横向风作用下，建筑物横向各楼层的风力标准值，在计算时不考虑周围建筑物

影响，结构基本自振周期可采用经验公式计算。

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4.2-7剖面图

【解】该房屋高度大于30m且高宽比大于1.5（高32.1/13.5＝2.38），因此应考虑风压脉动对

构发生顺风向风振的影响。

1.求房屋横向基本自振周期，

n

=8

根据经验高层建筑框架剪力墙结构基本周期为：

取，因此应计算房屋的风振系数。

2.各楼层位置处的风振系数，按公式（4.2-2）

求脉动增大系数ζ时。应先求出

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由于地面粗糙度为C类，应乘以0.62，得0.1085后查表4.2－3，得ζ=1.235。

求脉动影响系数υ时，考虑到迎风面的宽度较大，H/B=32.1/47.752=0.678,查表4.2-4得

υ=0.411

求振型系数时，根据本例的条件可近似用z/H代替振型系数。

求各楼层位置处的风压高度变化系数,

可根据表4.2-1中地面粗糙度为C类查得其值。

据此各楼层位置处值计算结果见表4.2-6。

各楼层位置出的值计算结果表4.2-6

楼面距地

面高度

相对高度

ζυ

楼层号

Z/H

Z(m)

160.1871.2350.4110.1870.741.128

210.50.3271.2350.4110.3270.741.224

314.10.4391.2350.4110.4390.741.323

417.70.5511.2350.4110.5510.7941.352

521.30.6641.2350.4110.6640.8611.391

624.90.7761.2350.4110.7760.9181.429

728.50.8881.2350.4110.8880.9761.462

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832.11.0001.2350.4111.0001.0271.494

3.各楼层位置处风力标准值

本例题的风荷载体型系数是封闭式房屋情况。由于平面为矩形，因此迎风面的风荷载体型系数为

0.8，背风面的风荷载体型系数为－0.5。

各楼层迎风面背风面的受风面积相邻楼层平均层高×房屋长度各楼层位置处所受风力（迎

面与背风面风力之和）:

其计算结果见表表4.2-7。

各楼层位置处的风力标准值表4.2-7

楼层号受风面积（m2）

15.25*47.75=250.691.1281.30.740.7190.42

24.05*47.75=193.391.2241.30.740.7159.40

33.6*47.75=171.91.3231.30.740.7153.15

43.6*47.75=171.91.3521.30.7940.7167.92

53.6*47.75=171.91.3911.30.8610.7187.35

63.6*47.75=171.91.4291.30.9180.7205.21

73.6*47.75=171.91.4621.30.9760.7223.21

81.8847.75=86.01.4941.31.0270.7120.08

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脉动增大系数ξ

ω0T1(kNs/m)

0.010.020.040.060.080.100.200.400.60

钢结构

1.471.571.691.771.831.882.042.242.36

有填充墙的房屋钢结构

1.261.321.391.441.471.501.611.731.81

混凝土及砌体结构

1.111.141.171.191.211.231.281.341.38

ω0T1(kNs/m)

0.801.002.004.006.008.0010.0020.0030.00

钢结构

2.462.532.803.093.283.423.543.914.14

有填充墙的房屋钢结构

1.881.932.102.302.432.522.602.853.01

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混凝土及砌体结构1.421.441.541.651.721.71.821.962.06

注：计算ω0T1时，对地面粗糙度B类地区可直接代入基本风压，而对A类、C类和D类地区应按

当地的基本风压分别乘以1.38、O.62和0.32后代入。

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