1、基本公式

 

风荷载标准值计算基本公式见GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中8.1.1条。

 

门窗属于围护结构，应按公式8.1.1-2计算。 相关参数有基本风压、风压高度变化系数、阵风系数和局部体型系数，前3项取值较简单，第4项取值略复杂。

 

 

2、基本风压

 

根据GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》的规定，基本风压应采用50年重现期的风压，但不得小于0.3 kN/m²； 各城市基本风压可按规范附录E查表确定。

以北京为例，50年重现期基本风压 w ₀ 应取为0.45 kN/m ² 。

 

当然，规范也很贴心地给出了没有基本风压的情况，需根据基本风压定义和当地年最大风速资料分析确定；如果连风速资料也没有，就只能根据附近地区情况对比分析或近似确定了。

 

 

3、风压高度变化系数

 

风压高度变化系数与地面粗糙度有关，地面粗糙度分为A、B、C、D四类：

A类：近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；

B类：田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇；

C类：有密集建筑群的城市市区；

D类：有密集建筑群且房屋较高的城市市区。

 

然后可查表确定。

 

以北京市区30 m高处为例，地面粗糙度为C类，查表得风压高度变化系数为0.88。

 

条文说明里也给出了公式计算方法：

 

 

针对A、B、C、D四类地貌，给出了风压高度变化系数截断高度，为5 m、10 m、15 m和30 m，对应取值不小于1.09、1.00、0.65和0.51。

 

4、阵风系数

 

阵风系数也与地面粗糙度有关，可查表取值。

 

以北京市区30 m高处为例，地面粗糙度为C类，查表得阵风系数为1.90。

 

条文说明给出了阵风系数计算公式：

   

对应A、B、C、D四类地貌，给出了阵风系数截断高度，为5 m、10 m、15 m和30 m，取值不大于1.65、1.70、2.05和2.40。

 

 

5、局部体型系数

 

GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》的规定较简单，直接给出了封闭式矩形平面房屋墙面及屋面不同区域的局部体型系数，如下：

 

8.3.3 计算围护构件及其连接的风荷载时，可按下列规定采用局部体型系数μ_sl：

1 封闭式矩形平面房屋的墙面及屋面可按表8.3.3的规定采用：

2 檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件，取-2.0；

3 其他房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定体型系数的1.25倍取值。

 

可知，墙面局部体型系数通常可取为1.0（正压区）和-1.4（负压区）。

8.3.4 计算非直接承受风荷载的围护构件风荷载时，局部体型系数μ_s1可按构件的从属面积折减，折减系数按下列规定采用：

1 当从属面积不大于1 m²时，折减系数取1.0；

2 当从属面积大于或等于25 m²时，对墙面折减系数取0.8，对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6，对其他屋面区域折减系数取1.0；

3 当从属面积大于1 m²小于25 m²时，墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值，即按下式计算局部体型系数：

   

折减系数只限于验算非直接承受风荷载的构件，如檩条、幕墙骨架等。

 

8.3.5 计算围护构件风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用：

1 封闭式建筑物，按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2。

2 仅一面墙有主导洞口的建筑物，按下列规定采用：

1）当开洞率大于0.02且小于或等于0.10时，取0.4μ_s1；

2）当开洞率大于0.10且小于或等于0.30时，取0.6μ_s1；

3）当开洞率大于0.30时，取0.8μ_s1。

3 其他情况，应按开放式建筑物的μ_s1取值。

 

显然，8.3.3条为外压局部体型系数，8.3.5条为内压局部体型系数；风荷载计算时局部体型系数应为内压和外压局部体型系数不利组合之和。

 

因此，风荷载计算时，墙面局部体型系数可取为1.2（正压区）和1.6（负压区）；檐口、雨篷、遮阳板、边棱处装饰条等局部体型系数可取为1.2（正压区）和2.2（负压区）。

6、计算示例

 

示例：计算北京市区30 m高处墙面区和墙角区风荷载标准值。

如前所述，基本风压取为0.45 kN/m ² ，风压高度变化系数取为0.88，阵风系数取为1.90。

门窗风荷载标准值计算：

门窗直接承受风荷载，局部体型系数不用折减，取为：μ_sl+ = 1.2，μ_sl- = 1.6，则按GB 50009公式8.1.1-2 计算得： w _k+  = 0.90 kN/m²， w _k-  = 1.20 kN/m²。

根据JGJ 214《铝合金门窗工程技术规范》、JGJ 103《塑料门窗工程技术规程》等标准规定，风荷载标准值不应小于1.0 kN/m²。

因此，风荷载标准值取为： w _k+  = 1.0 kN/m²， w _k-  = 1.2 kN/m²，这是我们通常所说的风荷载标准值，也是门窗抗风压性能等级确定的依据。

幕墙风荷载标准值计算：

面板直接承受风荷载，标准值计算与门窗相同。

立柱、横梁不直接承受风荷载，局部体型系数需要折减；假定立柱从属面积为4 m ² ，横梁从属面积为2 m ² ，则有：

①立柱：

μ_sl+ = 1.0+(1.0×0.8-1.0)log4/1.4+0.2 = 1.114

μ_sl- = 1.4+(1.4×0.8-1.4)log4/1.4+0.2 = 1.480

②横梁：

μ_sl+ = 1.0+(1.0×0.8-1.0)log2/1.4+0.2 = 1.157

μ_sl- = 1.4+(1.4×0.8-1.4)log2/1.4+0.2 = 1.540

 

风荷载标准值计算结果如下：

①立柱： w _k+  = 0.84 kN/m²， w _k-  = 1.11 kN/m²

②横梁：w_k+ = 0.87 kN/m²，w_k- = 1.16 kN/m²

按照JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》和GB/T 21086-2007《建筑幕墙》等规定，风荷载标准值不应小于1.0 kN/m ² 。

 

因此该例风荷载标准值取值如下：

①立柱： w _k+  = 1.0 kN/m²， w _k-  = 1.11 kN/m²

②横梁：w_k+ = 1.0 kN/m²，w_k- = 1.16 kN/m²

计算门窗和幕墙面板风荷载标准值时，局部体型系数无需折减；计算幕墙立柱、横梁等不直接承受风荷载的构件时，局部体型系数需要进行折减。

7、小结

风荷载标准值计算基本公式见GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》中8.1.1条，相关参数有基本风压、风压高度变化系数、阵风系数和局部体型系数。

基本风压应按GB 50009-2012附录E的50年重现期取值，不得小于0.3 kN/m²；风压高度变化系数、阵风系数与地面粗糙度有关，可查表或计算确定。

墙面局部体型系数可取为1.2（正压区）和1.6（负压区），计算所得结果是我们通常所说的风荷载标准值，也是门窗抗风压性能等级确定的依据。

檐口、雨篷、遮阳板、边棱处装饰条等局部体型系数可取为1.2（正压区）和2.2（负压区）；计算 幕墙立柱、横梁等构件时，局部体型系数需要进行折减。

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