高层建筑结构设计
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15.如何确定高层建筑的风载体型系数μs?

风载体型系数μs反映了建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律,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。由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体动力学问题,对于不规则形状的固体,问题尤为复杂,无法给出理论上的结果,通常由试验确定。目前一般采用相似原理,在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。

《荷规》(GB 50009—2012)表8.3.1列出39项不同类型的建筑物和各类结构的体型系数,当建筑物与表中列出的体型类同时可参考应用。

为便于高层建筑结构设计时应用,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)对《荷规》(GB 50009—2012)表8.3.1的简化和整理,给出了矩形、L形、槽形、正多边形、圆形、棱形、十字形、井字形、X形、艹形、六角形、Y形平面等12种体型的风载体型系数(附录B)。

各类体型的风载体型系数应根据建筑物平面形状按下列规定取用:

(1)矩形截面

注:H为房屋高度。

(2)L形截面

(3)槽形截面

(4)正多边形平面、圆形平面

1)n为边数);

2)当圆形高层建筑表面较粗糙时,μs=0.8。

(5)扇形平面

(6)梭形平面

(7)十字形平面

(8)井字形平面

(9)X形平面

(10)艹形平面

(11)六角形平面

(12)Y形平面

对于一般高层建筑来说,由于层高一般不会太高,在刚性楼(屋)盖约束下,沿建筑物表面竖向分量分布的水平风荷载,通常可被简化为楼层节点水平荷载作用于建筑物。从高层建筑结构整体抗风设计角度来看,楼层高度内迎风背风分布风压产生的局部应力影响较小,可忽略不计。此时的高层建筑整体风载体型系数μs可取迎风压力体型系数与背风吸力系数绝对值的总和计算,各类高层建筑平面体型的整体风载体型系数μs见表2-10。

表2-10 各类高层建筑平面体型的整体风载体型系数μs

关于高层建筑风载体型系数还应注意以下几个方面:

1)建筑物表面的局部构件,如幕墙、填充墙等设计时,要注意到风压不均匀、局部风压增大的情况,此时它们的风载体型系数取值如下:

2)风环境对高层建筑的风载体型系数的影响较大,当实际高层建筑处于密集的高层建筑群体中时,作用于实际高层建筑表面的风压分布规律将有所变化,比较复杂。此时宜通过专门风洞试验确定风压分布规律,修正风载体型系数,来进行实际高层建筑的抗风设计。