1、第 頁5風荷載計算5.1風荷載標準值主體結構計算時，為了簡化計算，作用在外墻面上的風荷載可近似作用在屋面梁和樓面梁處的等效集中荷載替代，垂直于建筑物表面的風荷載標注值按公式5-1計算。叫=Pz衛s衛Z叫(5-1)式中：3風荷載標準值；k卩風荷載體型系數；s卩風壓高度變化系數；z基本風壓值，本設計中的基本風壓取3二0.30；00卩高度z處的風振系數；z根據建筑結構荷載規范(GB500092019)第8.2.1條規定：地面粗糙度可分為四類：A類指近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區；B類指田野、鄉村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉鎮；C類指有密集建筑群的城市市區；D類指有密集建筑群且房屋較高的城市

2、市區。本設計中地面粗糙度取C類。高度z處的風振系數卩的計算式見公式5-2。z(5-2)E脈動增大系數；v脈動影響系數；化振型系數；卩z風壓高度變化系數。根據建筑結構荷載規范(GB500092019)第8.3節可知：對于框架結構的基本自振周期可以近似按照T1=(0.08n0.10n)(n為建筑層數)估算，應考慮風壓脈動對結構發生順風向風振的影響,本設計中自振周期取T1=0.09n=0.09x6=0.54s，經過計算，3T2=0.30 x0.542=0.087。風載體型系數由建筑結構荷載規范(GB500092019)01第8.3節續表8.3.1可以查得：卩=0.8(迎風面)和卩=-0.5(背風面)

3、。ss根據建筑結構荷載規范(GB500092019)第8.4.1條規定：當結構基本自振周期T0.25s時，以及對于高度超過30m且高寬比大于1.5的高柔房屋，由風引起的結構振動比較明顯，而且隨著結構自振周期的增長，風振也隨之增強。因此在設計中應考慮風振的影響，而且原則上還應考慮多個振型的影響。由于本工程總高度為23.00m，自振周期雖已超過0.25s,但不屬于高聳結構和大跨度結構，所以根據荷載規范8.4.1，本工程不考慮順風向風振的影響。即本工程在高度z處的風振系數卩近似取0z=1.00。根據高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ3-2019)第4.2.3計算主體結構的風荷載效應時，風荷載體型系數

4、卩可按下列規定采用：s1、圓形平面建筑取0.8；2、正多邊形及截角三角形平面建筑，由公式6-3計算：R=0.8+1.2/爲(5-3)s式中：n為多邊形的邊數3、高寬比H/B不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。本設計中H/B=23.0m/15.6m=1.474，所以按第3條取值，卩二1.3。s根據高層建筑的脈動影響系數表可知：H/B=23.0m/15.6m=1.474，房屋總高度小于30m，脈動影響系數v=0.45。根據建筑結構荷載規范(GB500092019)第8.2.1條中的表8.2.1的風壓高度變化系數卩，對于相鄰高度之間的按線性內插法取值，代入上式可得各樓層標高處的。zk按靜力

5、等效原理將沿高度方向的均布荷載折算為集中荷載：其中各層計算范圍取上層的一半和下層的一半之和，頂層取到女兒墻頂，底層只取到下層的一半。而底層的計算高度應從室外地面開始取，即為3.45m。將各層的集中力分別沿高度方向向下疊加，則有：房屋沿高度方向的分布圖，如圖5-1。圖5-1房屋沿高度方向的分布圖5.2柱的抗側剛度D值柱的側移剛度D值可根據公式5-4進行計算:(5-4)式中：a框架柱側移剛度修正系數，根據不同的情況按表3-4計算，其中K表示梁、c柱線剛度比。i柱的線剛度；ch框架柱的計算跨度;按照上述公式5-4,可計算出各柱的側移剛度，將計算單元范圍內所有柱的D值相加，即為該層框架的總側移剛度ED

6、.。i表5-1彳柱側移剛度修正系數a樓層類別邊柱中柱a一般層Ki+iK_4-2iciiiT7i+i+i+iK-42342icKac2+K底層固端iK=亠ich2K=上ic0.5+Kasc2+K梁、柱線剛度比:（6.30+5.60+6.30+5.60、2x10.80）x1010=1.102柱側移剛度修正系數:1.1022+1.102二0.355根據梁、柱線剛度比K的不同，柱可分為中框架梁邊柱、中框架梁中柱、邊框架梁邊柱、邊框架梁中柱以及樓梯間柱，以第二層B-6框架柱（位于B軸線和6軸線交叉點位置的柱）側移剛度為例，見表5-2和表5-3。第二層B-6框架柱及與其相連的梁的線剛度計算修正后柱側移剛度

7、：D=a-竺=0.355x12x10.8x10=51120N/mm；ch230002表5-2中框架柱側移剛度D值樓層左邊柱（5根）右邊柱（4根）工D（N/mm）KacD（N/mm）1iKacD（N/mm）1i26層0.5830.226325440.5190.206296642813761層0.6910.443276120.7780.46027945249840樓層中柱（9根）亍D（N/mm）KacD（N/mm）1i26層1.1020.355丄i511204600801層1.4690.56849536445824表5-3邊框架柱及樓梯間柱側移剛度D值樓層樓梯間邊柱（6根）樓梯間中柱（6根）工D（

8、N/mm）D-2，D-4，D-8，D-10，D-14，D-16C-2，C-4，C-8，C-10，C-14，C-16KacD1;KacD1;突出屋面1.2350.382丄i173172.6260.568丄i2574925839626層1.2350.382173172.6260.568257492583961層1.8550.611155813.5020.72724539240720左邊柱（2根）右邊柱（2根）樓層A-1，A-18D-1，D-182D.（N/mm）KacD1iKacD1i26層0.4380.180丄i259200.8270.293丄i421921362241層0.5840.42025

9、5151.1020.516397471305245.3風荷載作用下的水平位移驗算框架在風荷載的作用下的會產生一定的位移，通過風荷載的作用下可以對框架進行側移的初步估算，水平荷載作用下的層間側移可按公式5-5計算。Au.=XV(5-5)；7乙D.式中V.第j層的總剪力；工第j層所有柱的抗側剛度之和；bJAu.第j層的層間位移。第一層的層間側移值求出以后，可以計算各樓板標高處的側移值的頂點側移值，各層樓板標高處的側移值是該層以下各層層間位移之和。頂點側移是所有層層間側移之和。j層側移：u.=Hau.；頂點側移：u=工Au.。JJJj=1j=1依據框架層間側移剛度計算各層相對側移和絕對側移，計算過程

10、見下表5-5。表5-5風荷載作用下的框架層間剪力及側移計算層次計算高度（mm）F(kN)V(kN)工D(kNjm)i=/ZD(m)Ay(m)Ayjhri6300034.0234.022583960.000130.000131/230775300069.1269.122583960.000270.000401/750043000102.87102.872583960.000400.000801/375033000136.62136.622583960.000530.001331/225623000170.37170.372583960.000660.001991/150814000206.652

11、06.652407200.000860.002841/1408注：按上述方法求得的框架結構側向水平位移只是由梁、柱彎曲變形所產生的變形量，而未考慮梁、柱的軸向變形和截面剪切變形所產生的結構側移。但對一般的多層框架結構，按上式計算的框架側移已能滿足工程設計的精度要求。風荷載作用下框架的側移驗算：層間側移最大值：1/14081/550（滿足要求）。5.4風荷載標準值作用下的內力計算風荷載作用下框架內力計算仍采用一榀框架計算：其反彎點高度剪力分配仍按前述方式，取同一榀框架計算。第i層第m柱所分配的剪力為：V二丄一V，V=工W。im厶Diii(5-6)框架柱反彎點高度比，可根據公式5-6計算，丁的取值

12、按表6-2的值進行取值，即：:=K,計算結果如表5-6、表5-7、表5-8、表5-9所示。y二yo+yi+y2+y3式中：y標準反彎點高度比，是在各層等高、各跨相等、各層相等、各層梁和柱線0剛度都不改變的情況下求得的反彎點高度比；y因上、下層梁剛度比變化的修正值；1y因上層層高變化的修正值；2y因下層層高變化的修正值。3上式中，y、y、y、y值均用線性內插法按照混凝土結構設計（第3版）表3.6.30123取值。表5-6A軸框架柱反彎點位置層數h/mTy0y1yy3yyh/m63.00.5830.250.000.000.000.2500.75053.00.5830.350.000.000.000

13、.3501.05043.00.5830.400.000.000.000.4001.20033.00.5830.450.000.000.000.4501.35023.00.5830.500.000.00-0.00150.4991.49614.00.6910.700.00-0.00250.000.6982.790表5-7B軸框架柱反彎點位置層數h/miy0y1yy3yyh/m63.01.1020.370.000.000.000.3701.11053.01.1020.430.000.000.000.4301.29043.01.1020.450.000.000.000.4501.35033.01.10

14、20.450.000.000.000.4501.35023.01.1020.500.000.00-0.0060.4941.48214.01.4690.630.00-0.00210.000.6282.512表5-8C軸框架柱反彎點位置層數h/miy0y1yy3yyh/m63.01.1020.370.000.000.000.3701.11053.01.1020.430.000.000.000.4301.29043.01.1020.450.000.000.000.4501.35033.01.1020.450.000.000.000.4501.35023.01.1020.500.000.000.000

15、.5001.50014.01.4690.630.000.000.000.6302.520表5-9D軸框架柱反彎點位置層數h/miy0y1yy3yyh/m63.00.5190.250.000.000.000.2500.75053.00.5190.350.000.000.000.3501.05043.00.5190.400.000.000.000.4001.20033.00.5190.450.000.000.000.4501.35023.00.5190.500.000.000.000.5001.50014.00.7780.680.000.000.000.6802.720框架各柱的桿端彎矩、梁端彎矩

16、按下式計算，左風荷載作用下框架柱A-6、框架柱B-6、框架柱C-6、框架柱D-6的剪力和梁柱端彎矩的計算計算過程如表5-10、5-11、5-12、5-13所示。中柱處的梁：邊柱處的梁：M=M+Mb總jc下j+1c上j表5-10左風荷載作用下A-6框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算樓層V/kNi工D/(kN/m)Dim/(kN/mD0V/kNimyh/mMc上/(kN/m)Mc下/(kN/m)Mb總/(kN/m)634.02281376325440.11573.940.7508.862.958.86569.12281376325440.11578.001.05015.598.4018.544102.8

17、7281376325440.115711.901.20021.4214.2829.823136.62281376325440.115715.811.35026.0821.3440.362170.37281376325440.115719.711.49629.6529.4950.991206.65249840276120.110522.832.79027.6363.7157.12表5-11左風荷載作用下D-6框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算樓層V/kNi工D/(kN/m)Dim/(kN/m)DTDV/kNimyh/mMc上/(kN/m)Mc下/(kN/m)Mb總/(kN/m)634.02281376

18、296640.10543.591.068.072.698.07569.12281376296640.10547.291.3214.217.6516.94102.87281376296640.105410.841.4919.5213.0127.173136.62281376296640.105414.401.4923.7619.4436.772170.37281376296640.105417.961.5127.0126.8646.451206.65249840279450.111823.103.3227.9764.4654.83表5-12左風荷載作用下B-6框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算樓層V/

19、kNi工D/(kN/m)D/im(kN/m)D/idVim/kNyh/mMc上/kN-mMc下/kN-m634.02460080511200.12414.221.299.503.17569.12460080511200.12418.581.4516.739.014102.87460080511200.124112.771.6222.9815.323136.62460080511200.124116.951.5827.9722.892170.37460080511200.124121.142.8131.8031.631206.65445824495360.112523.253.4128.1364.86表5-13左風荷載作用下C-6框架柱剪力和梁柱端彎矩的計算樓層V/kNi工D/(kN/m)D/im(kN/m)D卮dVim/kNyh/mMc上/kN-mMc下/kN-m634.02460080511200.12414.221.299.503.17569.12460080511200.12418.581.4516.739.014102.8746008051