首页 理论教育1.5.7阵风系数-全国一、二级注册结构工程师专业考试教程

1.5.7阵风系数-全国一、二级注册结构工程师专业考试教程

2025-09-30 理论教育 版权反馈
【摘要】：表1.5-8 阵风系数βgz（续） 一幢4层的旅馆建筑，建于距海岸为60km的海岛上。图1.5-4 办公楼平剖面及室外地面处风荷载总剪力Vw02.风荷载体型系数μs值。根据1.5.4节1，由于本建筑高度H=28m＜30m，建筑高宽比H/B=28/22=1.27＜1.5，因此可不考虑风振影响，即风振系数βz=1.0。因此，可确定这两种结构类型的风振系数βz。部分女儿墙高度h=2.0m，设计女儿墙时，需按围护结构考虑局部体型系数μs1和阵风系数βgz。

计算围护结构（包括门窗）风荷载时的阵风系数应按表1.5-8（《荷载规范》表8.6.1）确定。

表1.5-8 阵风系数βgz

978-7-111-45870-8-Chapter01-104.jpg

（续）

978-7-111-45870-8-Chapter01-105.jpg

【例1.5-1】 一幢4层的旅馆建筑，建于距海岸为60km的海岛上（图1.5-3）。该建筑的檐口高度为15m，由此可确定该建筑在檐口处的风压高度变化系数μz=____。

（A）1.56 （B）1.14 （C）1.20 （D）1.50

978-7-111-45870-8-Chapter01-106.jpg

图1.5-3 建于海岛上的旅馆建筑的风压高度变化系数

答案：（A）

解答：根据1.5.2节1（《荷载规范》第8.2.1条），建造于海岛上的建筑，其地面粗糙度为A类，查表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1），则对应一般平坦地区的建筑风压高度变化系数，离地面15m高度处为1.42，但对于距海岸为60km的海岛建筑，查表1.5-2（《荷载规范》表8.2.3），还应考虑离岸远近的修正系数η=1.1，则该建筑在檐口15m处的风压高度变化系数由下式算得：

μz=1.42×1.1=1.56

【例1.5-2】 一幢矩形平面的8层办公楼，其平面尺寸为22m×50m，房屋高度H=28m（图1.5-4）。它建于密集建筑群且是房屋较高的城市市区，其基本风压w0=0.60kN/m2，由此可算得这幢建筑在室外地面处由Y向风荷载产生的总剪力标准值Vw0=____kN。

（A）560 （B）1500 （C）1200 （D）980

答案：（A）

解答：本题需分别确定与Vw0有关的μz、μs、βz值。

1.风压高度变化系数μz值。

根据1.5.2节1、2（《荷载规范》第8.2.1条及第8.2.2条），本题中的建筑所处地面粗糙度属D类，又因房高H=28m，相应地沿房高的风压高度变化系数μz值为等值，即μz=0.51。

978-7-111-45870-8-Chapter01-107.jpg

图1.5-4 办公楼平剖面及室外地面处风荷载总剪力Vw0（长度单位：m）

2.风荷载体型系数μs值。

根据1.5.3节1（《荷载规范》表8.3.1的第30项的封闭式房屋），则迎风面的体型系数μs=+0.8，背风面的体型系数μs=-0.5，则总的体型系数μs=0.8-（-0.5）=0.8+0.5=1.3。

3.风振系数βz值。

根据1.5.4节1（《荷载规范》第8.4.1条），由于本建筑高度H=28m＜30m，建筑高宽比H/B=28/22=1.27＜1.5，因此可不考虑风振影响，即风振系数βz=1.0。

4.室外地面处沿Y向风荷载产生的总剪力标准值Vw0。

H=28m以下迎风面及其背风面的总风荷载标准值wk可按下式计算：

wk=βzμsμzw0=1.0×（0.8+0.5）×0.51×0.6kN/m2=0.40kN/m2

室外地面处这幢建筑由Y向风荷载产生的总剪力标准值Vw0由下式算得

Vw0=wk×50×28kN=0.40×50×28kN=560kN

【例1.5-3】 一幢40层的高层建筑，总高度120m，长50m，宽22m，迎风面宽度为50m。当采用全钢结构时，其结构第一阶自振频率f1=0.289Hz；但当改用钢筋混凝土结构时，其结构第一阶自振频率f1=0.408Hz。这两种结构的高层建筑，其基本风压均为w0=0.5kN/m2，且均在地面粗糙度为B类的地区。因此，可确定这两种结构类型的风振系数βz。试确定120m、60m高度处两者的风振系数比，即β120s/β120c、β60s/β60c。

（A）1.358，1.204 （B）2.056，1.500 （C）1.145，0.994 （D）3.356，2.236

答案：（A）

解答：1.根据式（1.5-7）和式（1.5-8）（《荷载规范》式（8.4.4-1）和式（8.4.4-

2））计算脉动风荷载的共振分量因子：

钢结构：978-7-111-45870-8-Chapter01-108.jpg

978-7-111-45870-8-Chapter01-109.jpg

钢筋混凝土结构：978-7-111-45870-8-Chapter01-110.jpg

978-7-111-45870-8-Chapter01-111.jpg

2.根据式（1.5-10）和式（1.5-11）（《荷载规范》式（8.4.6-1）和式（8.4.6-2））计算竖直方向和水平方向的相关系数

978-7-111-45870-8-Chapter01-112.jpg

3.根据式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算脉动风荷载的背景分量因子

1）由表1.5.4（《荷载规范》表8.4.5-1）查系数k=0.670，a1=0.187。

2）由附录G表G.0.3查结构第1阶振型系数：

对于120m，φ1（z）=1.0

对于60m，φ1（z）=0.38

3）由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）查风压高度变化系数μz

对于120m，978-7-111-45870-8-Chapter01-113.jpg

对于60m，μz=1.71

4）根据式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-114.jpg

对于120m，978-7-111-45870-8-Chapter01-115.jpg

对于60m，978-7-111-45870-8-Chapter01-116.jpg

4.根据式（1.5-6）（《荷载规范》式（8.4.3））计算风振系数βz

g=2.5；I10=0.14

978-7-111-45870-8-Chapter01-117.jpg

对于钢结构，978-7-111-45870-8-Chapter01-118.jpg

978-7-111-45870-8-Chapter01-119.jpg

对于钢筋混凝土结构，978-7-111-45870-8-Chapter01-120.jpg

比值 β120s/β120c=2.059/1.516=1.358

β60s/β60c=1.494/1.241=1.204

由此可知这幢高层建筑，如采用全钢结构，则其风荷载将大于混凝土结构。另外，120m处的风荷载大于60m处的风荷载。

【例1.5-4】 一幢38层的钢筋混凝土高层建筑有两种建筑方案，但其标准层建筑平面均为方形，房高H=150m，建筑外形及质量沿房高均较均匀。它建于地面粗糙度为B类的地区。两种建筑方案的差异在于房屋宽度，方案1的房屋宽度B=30m，方案2的B=50m（图1.5-5）。由此可比较两种B值对风荷载值的影响，即在计算风振系数βz时，算得与βz有关的水平方向相关系数ρx的比值ρx30/ρx50=____。

（A）1.059 （B）1.04 （C）0.9 （D）1.30

答案：（A）

解答：根据式（1.5-11）（《荷载规范》中式（8.4.6-2））：

978-7-111-45870-8-Chapter01-121.jpg

【例1.5-5】 一幢高层住宅建筑采用剪力墙结构，其出屋面的女儿墙是下部外墙墙肢的向上延伸。部分女儿墙高度h=2.0m，设计女儿墙时，需按围护结构考虑局部体型系数μs1和阵风系数βgz。该建筑的房屋高度为99m，到女儿墙2m高度的中部处则为H=100m（图1.5-6）。该建筑的基本风压w0=0.5kN/m2，地面粗糙度为B类地区。由此可算得女儿墙底部由风荷载产生的弯矩标准值Mwk=____kN·m/m。

978-7-111-45870-8-Chapter01-122.jpg

图1.5-5 两种建筑高宽比方案的水平方向相关系数

（A）4.8 （B）2.1 （C）3.5 （D）5.0

答案：（A）

解答：由图1.5-6可知女儿墙中部距地面的高度H=100m处，由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）可查得风荷载高度变化系数μz=2.00，由表1.5-3（《荷载规范》表8.3.3）第1项得女儿墙迎风面及背风面的体型系数之和μs=1.0+0.6=1.6，女儿墙的阵风系数可由表1.5-8（《荷载规范》表8.6.1）查得βgz=1.50，则由风荷载产生在H=100m处平均风荷载标准值wk可按式（1.5-2）（《荷载规范》（8.1.1-2）式）计算：

wk=βgzμs1μzw0=1.50×1.6×2.00×0.5kN/m2

=2.4kN/m2(https://www.chuimin.cn)

女儿墙中部高度处由风荷载产生的沿每米的水平力：

978-7-111-45870-8-Chapter01-123.jpg

图1.5-6 高层住宅女儿墙的风荷载

Pw=wk×2.0=2.4×2kN/m=4.8kN/m

女儿墙底部由风荷载产生的沿每米的弯矩标准值Mwk由下式算得：

Mwk=4.8×1.0kN·m/m=4.8kN·m/m

【例1.5-6】 一幢钢筋混凝土高层办公建筑，该建筑平面为圆形平面，相应地形成圆柱形建筑（图1.5-7）。该建筑属于筒中筒结构，40层，高150m，直径D=20m。它建于地面粗糙度为B类的山区，建在山角。基本风压w0=0.5kN/m2，试确定100m处横风向风荷载和顺风向风荷载的组合值。

978-7-111-45870-8-Chapter01-124.jpg

图1.5-7 圆柱形建筑

（A）8.1，47.8 （B）10.5，50.8 （C）15.6，60.6 （D）6.6，35.6

答案：（A）

解答：

1.基本自振周期

根据1.5.6节2（1）2）（《荷载规范》附录F.2.1-2），钢筋混凝土结构基本自振周期：

T1=（0.05～0.10）n=（0.05～0.10）×40

=2～4（s），取2.45s

2.计算雷诺数Re

斯脱罗哈数St=0.2（对圆截面结构）（见1.5.5节2（4）（《荷载规范》8.5.3条5款））

由式（1.5-12）（《荷载规范》式（8.5.3-2））计算临界风速

978-7-111-45870-8-Chapter01-125.jpg

由式（1.5-14）（《荷载规范》式（8.5.3-1））计算雷诺数Re=69000vD

v为计算所用风速，可取临界风速vcr；D为结构截面的直径（m）

Re=69000×40.82×20=56.33×106＞3.5×106

结构顶部风速978-7-111-45870-8-Chapter01-126.jpg

ρ为空气密度（kg/m3），取为1.2051kg/m3；结构顶部风压高度变化系数μH，查表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1），150m，B类场地粗糙度，μH=2.25，基本风压w0=0.5kN/m2。

978-7-111-45870-8-Chapter01-127.jpg

此时应考虑横风向风振的等效风荷载。

3.横风向风振等效风荷载计算

1）临界风速起始点高度H1由式（1.5-16）（《荷载规范》附录H式（H.1.1-2））计算，α=0.15

978-7-111-45870-8-Chapter01-128.jpg

2）由H1/H=30.44/150=0.2查表1.5-6（《荷载规范》表H.1.1），得λ1=1.54

3）在100m处结构的第1振型系数φ1（100），由附录G表G.0.3查得z/H=100/150=0.667，978-7-111-45870-8-Chapter01-129.jpg

4）等效风荷载标准值wLk，1=|λ1|v2crφ1（100）/（12800ζ1），ζ1=0.05

wLk，1=1.54×40.822×0.597/（12800×0.05）=2.39（kN/m2）

4.顺风向风荷载计算

本建筑高度＞30m，高宽比大于1.5，基本自振周期T1＞0.25s，由1.5.4节1（《荷载规范》8.4.1条），应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响；但该建筑符合1.5.4节3（《荷载规范》8.4.3条），所以可按式（1.5-1）（《荷载规范》式（8.1.1-1））计算。βz按下述计算：

（1）100m高度处的风振系数βz按式（1.5-6）（《荷载规范》式（8.4.3））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-130.jpg

其中g=2.5；I10=0.14。

1）脉动风荷载的共振分量因子按式（1.5-7）和式（1.5-8）（《荷载规范》式（8.4.4-1）和式（8.4.4-2））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-131.jpg

结构第1阶自振频率978-7-111-45870-8-Chapter01-132.jpg

地面粗糙度修正系数

kW=1.0；w0=0.5

978-7-111-45870-8-Chapter01-133.jpg；结构阻尼比ζ1=0.05。

978-7-111-45870-8-Chapter01-134.jpg

2）脉动风荷载的背景分量因子βz按式（1.5-9）（《荷载规范》式（8.4.5））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-135.jpg

其中竖直方向的相关系数ρz按式（1.5-10）（《荷载规范》式（8.4.6-1））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-136.jpg

水平方向相关系数ρx按式（1.5-11）（《荷载规范》式（8.4.6-2））计算：

978-7-111-45870-8-Chapter01-137.jpg

（B=20m＜2H=300m）

结构第1阶振型系数φ1（100）由附录G表G.0.3查得为

978-7-111-45870-8-Chapter01-138.jpg

查表1.5-4（《荷载规范》表8.4.5-1）得系数k=0.67；a1=0.187。

风压高度变化系数μz由表1.5-1（《荷载规范》表8.2.1）得μz=2.0，虽然建筑物建在山区，但建在山角，相当于图1.5-1（《荷载规范》图8.2.2）中的A点或C点，所以μz的修正系数ηA或ηC为1.0。

978-7-111-45870-8-Chapter01-139.jpg

（2）风荷载体型系数μs可按《荷载规范》表8.3.1第37项确定。

μzw0d2=2×0.5×202=400＞0.015

Δ≈0，

978-7-111-45870-8-Chapter01-140.jpg

（3）顺风向风荷载标准值

由式（1.5-1）（《荷载规范》式（8.1.1-1）），得迎风面、背风面风荷载标准值：

（wk1-wk2）=βzμzw0μs=1.35×2.0×0.5×0.5=0.675（kN/m2）

5.100m处单位高度风力FDK、FLK可按式（1.5-17）和式（1.5-18）（《荷载规范》式（8.5.6-1）和式（8.5.6-2））计算

顺风向风力 FDK=（wK1-wK2）B=0.675×20=13.5（kN/m）

横风向等效风荷载的风力 FLk=wLk，1B=2.39×20=47.8（kN/m）

6.风荷载组合值

由表1.5-7（《荷载规范》表8.5.6）得

顺风向风荷载 0.6FDK=0.6×13.5=8.1（kN/m）

横风向风振等效风荷载 FLk=47.8

相关文章

  • 全国一级注册结构工程师考试-抗震分类标准、位 全国一级注册结构工程师考试-抗震分类标准、位

    ④见《抗震分类标准》第6.0.12条，居住建筑不应低于标准设防类（丙类）。Y方向：1～6层最大位移/平均位移，分别为：1.36、1.33、1.3、1.3、1.35、1.43，均大于1.2。根据《建筑抗震设计规范》表4.4.2-1，最大位移与平均位移之比大于1.2，属于扭转不规则结构。根据《建筑抗震设计规范》5.4.1条，重力荷载分项系数为1.2。根据《建筑抗震设计规范》6.2.5条，柱剪力设计值应乘以1.2的增大系数。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 结构工程师考试教程-屋面积灰荷载分析 结构工程师考试教程-屋面积灰荷载分析

    表1.2-5 屋面积灰荷载注：1.表中的积灰均布荷载，仅应用于屋面坡度α≤25°；当α＞45°时，可不考虑积灰荷载；当25°＜α≤45°时，可按插值法取值。表1.2-6 高炉邻近建筑的屋面积灰荷载注：1.表1.2-5中的注1和注2也适用本表。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 民用建筑楼面均布活荷载-结构工程师考试教程 民用建筑楼面均布活荷载-结构工程师考试教程

    因此，应按表1.2-1中第11项的当人流可能密集时的楼梯，取用楼梯间活荷载标准值qk=3.5kN/m2。图1.2-2 住宅楼标准层平面中的楼梯 一地下二层停放旅客车的车库，采用9m×9m柱网的有柱帽无梁楼盖，现需确定该楼盖的楼面均布活荷载标准值qk=____kN/m2。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 1.5.1风荷载标准值及基本风压-结构工程师 1.5.1风荷载标准值及基本风压-结构工程师

    对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压的取值应适当提高，并应符合有关结构设计规范的规定。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 2015全国造价工程师考试.建设工程竣工验收 2015全国造价工程师考试.建设工程竣工验收

    7）建筑安装工程的统一规定及主管部门关于工程竣工的规定。3）验收组人员签署的工程竣工验收意见。2）县级以上地方人民政府建设行政主管部门负责本行政区域内工程竣工验收监督管理工作。工程竣工验收备案表一式二份，一份由建设单位保存，一份留备案机关存档。6）工程质量监督机构应当在工程竣工验收之日起5日内，向备案机关提交工程质量监督报告。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 注册消防工程师考试：防火检查规定与消防设计要 注册消防工程师考试：防火检查规定与消防设计要

    《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》第二十六条规定，机关、团体、企业、事业单位应当至少每季度进行一次防火检查，其他单位应当至少每月进行一次防火检查。《建设工程消防监督管理规定》第二十条规定，建设、设计、施工单位不得擅自修改经公安机关消防机构审核合格的建设工程消防设计。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 全国造价工程师执业资格考试结算与合同价款计量 全国造价工程师执业资格考试结算与合同价款计量

    若发承包双方对有的清单项目的计量结果出现争议，发包人应对无争议部分的工程计量结果向承包人出具进度款支付证书。......

    2025-09-30

    详细阅读
  • 2015全国造价工程师考试.建设工程竣工决算 2015全国造价工程师考试.建设工程竣工决算

    2）建设项目竣工决算是办理交付使用资产的依据，也是竣工验收报告的重要组成部分。考点2 竣工决算的内容和编制一、竣工决算的内容竣工决算由竣工财务决算说明书、竣工财务决算报表、工程竣工图和工程竣工造价对比分析四部分组成。属国家确定的重点小型建设项目，其竣工财务决算经主管部门审核后报财政部审批，或由财政部授权主管部门审批；其他小型建设项目竣工财务决算报主管部门审批。7）清理、装订好竣工图。......

    2025-09-30

    详细阅读