建筑物风荷载体型系数怎么确定

2024-12-03 20:02:59

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回答1：

当多个建筑物，特别是群集的高层建筑，相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应；一般可将单独建筑物的体型系数μs乘以相互干扰系数。相互干扰系数可按下列规定确定。

对矩形平面高层建筑，当单个施扰建筑与受扰建筑高度相近时，根据施扰建筑的位置，对顺风向风荷载可在1.00～1.10范围内选取，对横风向风荷载可在1.00～1.20范围内选取；其他情况可比照类似条件的风洞试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。

迎风面总为正压，在房屋中部为最大；背风面总为负压，在房屋的角区为最大；平面形状越是流线型，则风压越小(圆形平面建筑属于流线型，风荷载体型系数最小)；反之,迎风面凹向于风向的，气流难以流通,此迎风面上的风值将增大（可在矩形平面的角部作略成流线型的形状，改善角部的风压分布）。

扩展资料

迎风面都是等效受压力面，所以为正值。相应其他面，背风面和平行面都是负值，其实就是相当一个吸力。对于总的体型系数，是这样求解的。首先是在根据风向来确定建筑物最大风向投影面积，如右边的“十字形”平面结构。

符合只是代表风向对建筑屋面的效果，如“+”代表迎风面“－”代表背风面；如果从力的方向性考虑的话，它们是同向的。因此在公式里才都是加号。不过还有另外一种情况就是当出现“－”时是要做减法的。

参考资料来源：消防网—8.3 风荷载体型系数

回答2：

由于建筑物体型的不同，在其表面上所受的风压与基本风压并不相同，且各处的分布也不均匀。为了表征建筑物表面各部分风压力（或风吸力）的实际情况，荷载规范采用了建筑物的风荷载体型系数，用以描述实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值。表示了建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力的分布规律。其值主要是与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。由于涉及关于固体与流体相互作用的流体动力学问题，要完全从理论上确定受风影响的建筑物表面的压力（或吸力），目前还做不到。
基本风压换算系数是由各地面粗糙度类别梯度风高度换算来的，因与梯度风高度有关，所以放在风压高度变化系数中，风洞试验不可能得出基本风压换算系数。用GB50009式（7.1.1-2）计算时用风压高度变化系数，已对基本风压按不同地面粗糙度类别进行了换算。但很大一部分风洞试验单位不熟悉GB50009规范，在计算（平均风压 Wk=C/ W0 ；峰值风压 Wk=Cmax（min）/ W0）时未考虑基本风压换算系数，计算结果（B类除外）就有很大误差。
（2）局部风压体型系数。
风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值，它描述的是建筑物表面在稳定风压的作用下的静压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。由于涉及的是固体和流体相互作用的流体力学问题，对于不规则形状的固体，问题尤为复杂；无法得出理论上的结果。一般均应由试验确定，鉴于真型的实侧方法对结构设计的不现实性，目前只能采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。GB50009表7.3.1列出38项不同类型的建筑物和各类结构体型及其体型系数，这些都是根据国内外的试验资料和外国规范中的建议性规定整理而成。当建筑物与表中列出的体型相同时，可按该表的规定采用；当建筑物与表中的体型不同时，可参考有关资料采用；当建筑物与表中的体型不同且无有关资料可以借鉴时，宜由风洞试验确定；对于重要且体型复杂的建筑物应由风洞试验确定。
必须指出，表7.3.1系数是有局限性的，所以强调将风洞试验作为抗风设计辅助工具的必要性，尤其是对于体型复杂而且性质重要的房屋建筑。
当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予注意，对比较重要的高层建筑，在风洞试验中要考虑周围建筑物的干扰因素。
风力作用在建筑物表面，压力分布很不均匀，在角隅、檐口、边棱处和在附属结构的部位（如阳台、雨蓬等外挑件），局部风压会超过表7.3.1所得平均风压。局部风压体型系数是考虑建筑物表面风压分布不均匀而导至局部部位的风压超过全表面表7.3.1所得平均风压的实际情况而作出的调整。由于局部部位面积的大小不同，修正程度也应有不同，规范参考国外资料给出插值公式以予适当调整。
GB50009规定验算围护构件及连接的强度时，可按下列规定采用局部风荷载体型系数。
1．外表面
1）正压区按GB50009表7.3.1采用
2）负压区 —对墙面取-1.0
—对墙角边取-1.8
—对屋面局部部位（周边和屋面坡度大于10度的屋脊部位）取-　　2.2
—对檐口、雨蓬、遮阳板等突出构件，取-2.0
注：对墙角边和屋面局部部位的作用宽度为房屋宽度的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-0.2或0.2部分风洞试验单位对圆（弧）型建筑做模型时，没有做圆（弧）型建筑有突变部位（突变部位风压有重大变化），而是按圆滑曲做模型，就不能反映这些突变部位风压重大变化。
（3）建筑群干扰增大系数
当建筑群，尤其是高层建筑群，房屋相互间距较近时，由于旋涡的相互干扰，房屋某些部位的局部风压会显著增大，设计时应予注意，对比较重要的高层建筑，在风洞试验中要考虑周围建筑物的干扰因素。
风洞试验时，对周围建筑物按现状或设计规划，模拟高层建筑群体形成的局部风环境，但这一风环境在此建筑生存期间可能会改变，即有可能出现对本建筑更不利的群体干扰影响，因此在试验时，还要对周围环境进行调整，取最不利组合进行补充试验，得出该组合时群体干扰影响和压力分布。
（4）风压高度变化系数
在大气边界层内，风速随离地面高度变化而增大。当气压场随高度不变时，速度随高度增大的规律，主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度为300~500m时风速不再受地面粗糙度的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之梯度风高度。地面粗糙度等级低的地区，其梯度风高度比等级高的地区为低。
根据地面粗糙度指数及梯度风高度，即可得出风压变化系数如下：
μzA=1.379(Z/10)0. 24
μzB=1.000(Z/10)0. 32
μzC=0.616(Z/10)0.44
μzD=0.318(Z/10)0. 60
式中（Z/10）2α是描述风压沿高度变化的规律，（Z/10）2α前的系数是各地面粗糙度类别基本风压换算
系数μw0 。
风洞试验时时在模型前设置尖塔、搁栅、网格以调整风洞剖面各高度风速，使风速沿高度变化符合相应的指数律（A、B、C、D类地区分别为0.12、0.16、0.22、0.30），这样测得的模型各对应点风压包含了近似风压沿高度变化的因素。但不能得出基本风压换算系数。
（5）阵风系数
阵风系数是指阵风风压和平均风压的比值。
GB50009主要起草人陈基发先生在《围护结构的风荷载》一闻指出：不同国家的规范对围护结构的设计风荷载，在规则上各不相同---其取值的差别，既有实验数据来源不同的原因，更主要的是取值的原则也不尽相同。例如墙面是否分区，如何划分；是否考虑荷载从属面积的因素；风压的参考高度如何规定；内压是否考虑；又如何取值；以及风压脉动影响的阵风系数取值的依据等。
GB50009主要起草人张相庭先生在《结构风压和风振计算》一书指出：在着手进行脉动风随机响应分析之前，必须先确定脉动风的概率特性。根据风的记录分析表明，对于平均风大体符合正态分布规律。因而脉动风常近似作为高斯过程来考虑。根据高斯曲线，可以很快求出它的平均值υ和根方差σ。这样就可以确定一定保证概率下的设计最大风速：
υdp=υ+μσ
Davenport按极值的概率分布来确定这个保证系数（峰因子）μ值。

回答3：

查建筑结构荷载规范GB50009，第7.3节

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