荷载与结构设计方法作业二(风荷载参考答案).doc

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ms=1.3(2)风压高度变化系数mz在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：mz（10）=1.38；mz（30）=1.80；mz（50）=2.03；mz(70）=2.20；mz(90）=2.34(3)风振系数b 第一振型函数f1(z) ； 脉动影响系数n H/B=3，n=0.49 脉动增大系数x W0T12=1.38´0.44´2.52=3.795 查表得：x=2.2795 风振系数b(z) 各区段中点高度处，风振系数 b(10)=1.130；b(30)=1.217；b(50)=1.292；b(70)=1.355；b(90)=1.425（4）计算各区段中点处的风压标准值Wk（z）=bzmsmzW0 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MkMk=(0.8916´10+1.2532´30+1.5000´50+1.7056´70+1.9071´90) ´20´33=272272.5kN.m2. 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a =0.15，空气密度r =1.2kg/m3。10m高处基本风速v0=25m/s。问烟囱是否发生横风向共振，并求烟囱顶端横风向的最大位移。解：（1）横向风振判别烟囱顶点风速烟囱顶点共振风速 St斯脱罗哈数 fs=f1雷诺数Re=6900´Vcr´D=69000´16.67´5=5.75´106>3.5´106属跨临界范围，故横风向发生共振。（2）锁住区域的确定临界风速起始点高度H1 迭代法H1=26.55m 风速大于结构共振风速1.3倍时的高度H2 迭代法H2=52.0m(3)求烟囱顶点横风向最大位移 为简化计算，近似取烟囱内径与高度关系 任意高度烟囱截面面积与高度关系 则任意高度烟囱质量分布为：计算烟囱横风向顶点位移 3. 在某大城市中心有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L´B=40m´30m，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mz 地面粗糙度为C类，H=120m处风压高度变化系数mz=0.616（z/10）0.44=1.84(2)风荷载体型系数ms 迎风面风荷载体型系数ms=0.8(3)风振系数bz 0.62W0T12=0.62´0.6´2.82=2.92 查表得：脉动增大系数x=1.59H/B=120/40=3， 查表得：脉动影响系数n=0.49振型系数(4)风荷载标准值WkWk=bzmsmzW0=1.42´0.8´1.84´0.6=1.254kN/m24