建筑風(fēng)荷載計(jì)算方法多樣，常用的有動(dòng)態(tài)風(fēng)壓法、靜態(tài)風(fēng)壓法和和風(fēng) - 抗風(fēng)系數(shù)法，動(dòng)態(tài)風(fēng)壓法考慮風(fēng)速隨時(shí)間變化，能更準(zhǔn)確反映實(shí)際風(fēng)荷載；靜態(tài)風(fēng)壓法計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)便，適用于特定情況，和風(fēng) - 抗風(fēng)系數(shù)法綜合了前兩者優(yōu)點(diǎn)，適用于復(fù)雜建筑形狀和高度變化大的場(chǎng)所，還有數(shù)值模擬方法，利用計(jì)算機(jī)軟件模擬風(fēng)在建筑周圍的流動(dòng)，可更精確預(yù)測(cè)風(fēng)荷載大小和分布，對(duì)于超高層建筑，基于隨機(jī)振動(dòng)理論和工程方程的計(jì)算方法也逐漸受到關(guān)注。

高層建筑風(fēng)荷載計(jì)算方法

風(fēng)荷載的基本概念

風(fēng)荷載是指風(fēng)對(duì)建筑物或結(jié)構(gòu)體表面產(chǎn)生的壓力，是由于風(fēng)的動(dòng)力作用引起的。風(fēng)荷載是高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須考慮的重要荷載之一，其大小和分布對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性有著重要影響。風(fēng)荷載的大小受多種因素影響，如風(fēng)速、風(fēng)向、建筑物形狀、周圍環(huán)境等。

風(fēng)荷載的計(jì)算方法

風(fēng)荷載的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)

風(fēng)荷載的計(jì)算一般遵循國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)中對(duì)風(fēng)荷載的計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，風(fēng)荷載的計(jì)算需要考慮建筑物的高度、形狀、風(fēng)速等因素，采用不同的計(jì)算方法和系數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算。

風(fēng)荷載的計(jì)算步驟

風(fēng)荷載的計(jì)算一般包括以下幾個(gè)步驟:

1. 確定設(shè)計(jì)基本風(fēng)速: 根據(jù)所在地的氣象條件和地理位置，確定設(shè)計(jì)基本風(fēng)速。
2. 考慮風(fēng)場(chǎng)因素: 考慮建筑物所處的風(fēng)場(chǎng)情況，包括地形、建筑物。

高層建筑風(fēng)荷載計(jì)算的具體方法

等效靜態(tài)風(fēng)荷載

一般作用在建筑物上的風(fēng)包括平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)。平均風(fēng)是風(fēng)荷載的長(zhǎng)周期部分作用在建筑物上，其周期常在10min以上，可認(rèn)為是作用在建筑物上的靜荷載，因?yàn)槠渲芷谂c建筑物的自振周期相差較遠(yuǎn)；脈動(dòng)風(fēng)則是短周期部分作用在建筑物上，其脈動(dòng)的周期很短，一般只有幾秒，其作用可以被認(rèn)為是作用在建筑物上隨機(jī)的動(dòng)荷載，因?yàn)槠渲芷谂c建筑物的自振周期比較接近。作用在建筑結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載除了平均風(fēng)和脈動(dòng)風(fēng)產(chǎn)生的平均風(fēng)力和脈動(dòng)風(fēng)力，還有風(fēng)振產(chǎn)生的慣性力。平均風(fēng)力、脈動(dòng)風(fēng)力和慣性力組合得到最終的等效靜態(tài)風(fēng)荷載。

結(jié)構(gòu)體型系數(shù)

對(duì)于普通的高層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體型系數(shù)一般按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)表8.3.1和《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)第4.2.3條取包絡(luò)值。需要更細(xì)致進(jìn)行風(fēng)荷載計(jì)算的建筑可由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。風(fēng)洞試驗(yàn)中各點(diǎn)的風(fēng)壓系數(shù)的計(jì)算公式如下：其中，為風(fēng)壓系數(shù)，為測(cè)點(diǎn)壓力，為參考點(diǎn)靜壓，ρ為空氣密度，為參考點(diǎn)風(fēng)速。風(fēng)載體型系數(shù)μsi與風(fēng)壓系數(shù)Cp有如下關(guān)系。

結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)

對(duì)于普通的建筑結(jié)構(gòu)，風(fēng)振系數(shù)可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)式(8.4.3)計(jì)算；對(duì)平面形狀或立面形狀復(fù)雜，立面開洞或連體建筑的風(fēng)振系數(shù)可按風(fēng)洞試驗(yàn)確定。時(shí)域法的步驟是：通過風(fēng)洞試驗(yàn)或模擬獲得結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓時(shí)程，利用有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，將風(fēng)壓荷載力時(shí)程Fi作用在表面節(jié)點(diǎn)上；進(jìn)行時(shí)程計(jì)算分析，可得結(jié)構(gòu)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)程響應(yīng)，結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)計(jì)算公式為：β=Ra/Rd。

高層建筑風(fēng)荷載計(jì)算的其他注意事項(xiàng)

山地建筑的風(fēng)壓高度變化系數(shù)取值

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2012)第8.2.2條，山地建筑應(yīng)考慮地形條件的修正，對(duì)于山峰和山坡，修正系數(shù)應(yīng)按式8.2.2計(jì)算；對(duì)于山間盆地，谷地等閉塞地形，修正系數(shù)可在0.75~0.85選??；對(duì)于與風(fēng)向一致的谷口，山口，修正系數(shù)可在1.20~1.50選取。

風(fēng)壓取值

在某些地區(qū)，不同規(guī)范給出的基本風(fēng)壓會(huì)不一致。因此當(dāng)?shù)胤綐?biāo)準(zhǔn)的基本風(fēng)壓高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基本風(fēng)壓時(shí)，宜按地方標(biāo)準(zhǔn)的基本風(fēng)壓執(zhí)行。

結(jié)構(gòu)阻尼比

風(fēng)振舒適度評(píng)價(jià)中的阻尼比取值是風(fēng)振下結(jié)構(gòu)舒適度評(píng)價(jià)的關(guān)鍵問題之一。結(jié)構(gòu)阻尼比的一般變化規(guī)律有。

綜上所述，高層建筑風(fēng)荷載的計(jì)算是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要考慮多種因素和采用多種計(jì)算方法。這些方法包括確定設(shè)計(jì)基本風(fēng)速、考慮風(fēng)場(chǎng)因素、計(jì)算等效靜態(tài)風(fēng)荷載、確定結(jié)構(gòu)體型系數(shù)和風(fēng)振系數(shù)等。此外，還需要注意山地建筑的風(fēng)壓高度變化系數(shù)取值、風(fēng)壓取值和結(jié)構(gòu)阻尼比等問題。

風(fēng)洞試驗(yàn)在風(fēng)荷載計(jì)算中的應(yīng)用

高層建筑風(fēng)荷載計(jì)算的軟件工具

風(fēng)壓高度變化系數(shù)的實(shí)際案例分析

結(jié)構(gòu)阻尼比對(duì)風(fēng)振舒適度的影響