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1、 1 风荷载作业参考答案 1.已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变。H=100m，B=33m，地面粗糙度为 A类，基本风压 W0=0.44kN/m2。结构的基本自振周期 T1=2.5s。求风产生的建筑底部弯矩。(注：为简化计算，将建筑沿高度划分为 5 个计算区段，每个区段 20m 高，取其中点位置的风荷载值作为该区段的平均风载值)解：(1）体型系数s=1.3(2)风压高度变化系数z 在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：z（10）=1.38；z（30）=1.80；z（50）=2.03；z(70）=2.20；z(90）=2.34(3)风振系数 第一振型函数1(z)16.01
2、00104tan4tan)10(7.07.0Hz；35.0100304tan4tan)30(7.07.0Hz 53.0100504tan4tan)50(7.07.0Hz；70.0100704tan4tan)70(7.07.0Hz 89.0100904tan4tan)90(7.07.0Hz 脉动影响系数 H/B=3，=0.49 脉动增大系数 W0T12=1.380.442.52=3.795 查表得：=2.2795 风振系数(z)各区段中点高度处，风振系数)()(1)(zzzz (10)=1.130；(30)=1.217；(50)=1.292；(70)=1.355；(90)=1.425（4）计算各
3、区段中点处的风压标准值 Wk（z）=zszW0 Wk（10）=0.8916；Wk（30）=1.2532；Wk（50）=1.5000；Wk（70）=1.7056；Wk（90）=1.9071(5)风产生的建筑底部弯矩 Mk Mk=(0.891610+1.253230+1.500050+1.705670+1.907190)2033=272272.5kN.m 2 2.钢筋混凝土烟囱 H=100m，顶端直径为 5m，底部直径为 10m，顶端壁厚 0.2m，底部壁厚 0.4m。基本频率 f1=1Hz，阻尼比=0.05。地貌粗糙度指数=0.15，空气密度=1.2kg/m3。10m 高处基本风速 v0=25m
4、/s。问烟囱是否发生横风向共振，并求横风向风振等效风荷载。解（1）横风向风振判别 烟囱顶点风速：smHvvH/31.3510100251015.010 取结构 2/3 高度处计算共振风速，该处直径 D=6.67m。临界风速为：HcrvsmTDv/33.33167.655 近似取烟囱 2/3 高度处的风速和直径计算雷诺数，该处风速为：smHvvH/23.33103/21032 雷诺数 Re=69000vD=15.291063.5106 属跨临界范围，会出现强风共振。（2）共振区范围 共振区起点高度 H1：mvvHHHcr06.6831.3533.3310015.0/1/11 共振区终点高度 H2
5、：mmvvHcr10007.3912533.333.1103.11015.0/1/102 取 H2=H，即该烟筒共振区范围为 68.06-100m(3)强风共振等效风荷载 跨临界强风共振引起在 z 高度处的等效荷载：jzjcrczjvw12800/21 由 H1/H=0.68，查表1=0.982。对应于 H1的第 1 振型系数z1=0.564，对应于烟囱顶点 H 的第 1 振型系数z1=1.00。混凝土结构的阻尼比1=0.05。共振起点处等效风荷载：wc1=0.961kN/m2 烟囱顶点 H 处等效荷载：wc2=1.705kN/m2 共振区范围等效风荷载按指数规律变化。3 3.在某大城市中心有
6、一钢筋混凝土框架核心筒结构的大楼(图 1)，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，通过动力特性分析，已知 T1=2.80s，房屋的平面 LB=40m30m，该市基本风压为 0.6kN/m2。试计算该楼迎风面顶点(H=120m)处的风荷载标准值。图 1 解:(1)风压高度变化系数z 地面粗糙度为 C 类，H=120m 处风压高度变化系数z=0.616（z/10）0.44=1.84(2)风荷载体型系数s 迎风面风荷载体型系数s=0.8(3)风振系数z 0.62W0T12=0.620.62.82=2.92 查表得：脉动增大系数=1.59 H/B=120/40=3，查表得：脉动影响系数=0.49 振型系数14tan)120(7.0Hz 42.11zzz(4)风荷载标准值 Wk Wk=zszW0=1.420.81.840.6=1.254kN/m2