荷载与结构设计方法作业二(风荷载参考答案)

1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s=1.3(2)风压高度变化系数z在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别：z（10）=1.38；z（30）=1.80；z（50）=2.03；z(70）=2.20；z(90）=2.34(3)风振系数①第一振型函数1(z)16.0100104tan4tan)10(7.07.0Hz；35.0100304tan4tan)30(7.07.0Hz53.0100504tan4tan)50(7.07.0Hz；70.0100704tan4tan)70(7.07.0Hz89.0100904tan4tan)90(7.07.0Hz②脉动影响系数H/B=3，=0.49③脉动增大系数W0T12=1.380.442.52=3.795查表得：=2.2795④风振系数(z)各区段中点高度处，风振系数)()(1)(zzzz(10)=1.130；(30)=1.217；(50)=1.292；(70)=1.355；(90)=1.425（4）计算各区段中点处的风压标准值Wk（z）=zszW0Wk（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=0.15，空气密度=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smHVVH/31.35101002510102烟囱顶点共振风速HtscrVsmSDfV/67.163.051)100(St—斯脱罗哈数fs=f1雷诺数Re=6900VcrD=6900016.675=5.751063.5106属跨临界范围，故横风向发生共振。（2）锁住区域的确定①临界风速起始点高度H1tscrSHDfV)(1)2(5)(HzzD3.0)1002(511025115.01HH迭代法H1=26.55m②风速大于结构共振风速1.3倍时的高度H23.0)1002(53.11025215.02HH迭代法H2=52.0m(3)求烟囱顶点横风向最大位移①为简化计算，近似取Hzz)(1②烟囱内径与高度关系)2(6.4)(Hzzd③任意高度烟囱截面面积与高度关系222)2(02.3)()(4)(HzzdzDzA则任意高度烟囱质量分布为：2)2(7248)(2400)(HzzAzm④计算烟囱横风向顶点位移dzzzDVMHyLcrHHi)()(211121)100()(1221*11121dzzzdzzzmMHH220210*1100)1002(7248)()(1100100)100(105.0i2211f2.115.01025zVcr2.0L31000220.5255.26215.0110010027248100)1002(52.010252.12105.0211)(dzzzdzzzzHym662.038656076.256001.01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z地面粗糙度为C类，H=120m处风压高度变化系数z=0.616（z/10）0.44=1.84(2)风荷载体型系数s迎风面风荷载体型系数s=0.8(3)风振系数z0.62W0T12=0.620.62.82=2.92查表得：脉动增大系数=1.59H/B=120/40=3，查表得：脉动影响系数=0.49振型系数14tan)120(7.0Hz42.11zzz(4)风荷载标准值WkWk=zszW0=1.420.81.840.6=1.254kN/m2