浅谈高层建筑结构风荷载及抗风设计
摘要:风荷载与高层建筑的安全和使用有着密切关系,过大的侧向位移会使结构产生过大的附加内力,这种内力与位移成正比,附加内力越大位移越大,以致形成恶性循环,可能导致或者加速建筑物的倒塌。过大的侧向变形也会导致结构性的损坏或者裂缝,从而危及结构的正常使用,影响人们的生活和工作,本文简要介绍了风的起因、特性、风荷载的计算,以及高层建筑结构抗风设计。
关键词:风荷载;高层建筑;体型;抗风设计 一、风荷载
1、风的特性
风是由于气压分布不均引起空气流动的结果,随着建筑物高度的增加,风速也会随之产生变化。当气流遇到建筑物时,在建筑物表面产生吸力或者压力,即形成风荷载。风荷载的大小主要与近地风的性质、风速、风向有关,也与建筑物的高度、形状和地表状况有关。
风荷载是由于建筑物阻塞大气边层气流运动而引起的,风荷载的特点有以下几点:1、风荷载与空间位置、时间有关,并且还受到地形、地貌、周围建筑环境的影响,具有不确定性;2、风荷载与建筑物的外形有关,建筑物不同部位对风的敏感程度不同;3、对于具有显著非线性特征的结构,风荷载可能会产生流固耦合反应;4、脉动风的强度、频率、风向是随机的,具有不确定性;5、风荷载具有静力和动力双重特点,动力部分即脉动风的作用会引起高层建筑物的振动。
建筑物风荷载主要包括三部分:平均风压产生的平均力、脉动风压产生的随机脉动力、由于风引起建筑物振动产生的惯性力。
2、风荷载的计算
我国规范GB50009-2012《建筑结构荷载规范》规定,垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按下式计算
式中:为风荷载标准值(KN/m2);为高度Z处的风振系数;
为风荷载体型系数;为风压高度变化系数;
为基本风压(KN/m2);
基本风压与高层建筑结构的安全性、经济性、适用性有着密切关系,基本风