摘 要

横风向荷载是多种参数相互作用的结果，对此世界各国的荷载规范均给出了具体的参数取值及计算方法，但对于各种参数所给出的定义及取值原则各有差异。因此，有必要对各国规范的具体规定进行分析比较。作为风荷载中重要的一部分，横风向荷载对高层建筑有着很大的影响，因此，研究高层建筑横风向荷载的取值有着极其重要的意义。

横风向荷载是本文研究的中心，风荷载是流动气体对结构的作用，因此结构类型及形状等都是影响横风向荷载的重要因素，对于这些影响因素，各国规范的规定各不相同，水平也各有差异。本文对典型超高层建筑珠江新城的研究，分别采用中国、日本以及澳大利亚荷载规范进行横风向荷载的取值计算。对基本风压（速）及风压高度变化系数等进行对比，并研究它们的相互作用。通过研究分析，着重对横风向风荷载标准值的具体规定和求值方法分别予以介绍并进行分析比较。通过研究发现，中国规范计算的横风向荷载最大，日本规范最小，澳大利亚规范排在中间。对于横风向响应加速度，澳大利亚规范最大，日本规范次之，中国规范最小。

关键词：横风向；高层建筑；基本风速；风压高度变化系数；风荷载标准值

Abstract

The world's load codes are used in the form of multi-parameter expression to calculate the cross-wind wind load standard value, but for the various parameters given the definition and value of the differences. Therefore, the analysis of national load codes is always an important research content. The cross-wind load is an important part of the wind load, especially for high-rise buildings, so it is of great significance to study the value of transverse wind load in high-rise buildings.

The cross-wind load is the center of this study. The wind load is the effect of the flowing gas on the structure. Therefore, the structure type and shape are the important factors that affect the cross-wind load. For these factors, the levels of the load codes of each country differ from each other. In this paper, the study of the typical super high-rise building Pearl River New Town, respectively, using Chinese, Japanese and the Australian load codes for cross-wind load calculation.

The basic wind pressure (velocity) and wind pressure height variation coefficient were compared and studied their interactions. On the basis of parameter analysis, the principle and calculation method of the standard value of cross-wind load are introduced and analyzed separately. By comparison, the cross-wind load of Chinese load codes calculation is the largest, followed by the Australian load codes, the Japanese minimum. The crosswind acceleration of the Australian load codes is the largest, followed by the Japanese load codes, and the Chinese is the smallest.

Key words: Cross-wind; High-rise building; Basic wind speed; Wind pressure height variation coefficient; Wind load standard value.

目 录

第1章 绪论 3

1.1研究背景 3

1.2目的意义 3

1.3横风向荷载对结构的作用 4

1.4国内外研究现状及进展 5

1.4.1国外研究发展状况 5

1.4.2国内研究发展状况 5

1.5研究主要内容 6

第2章 基本风压 7

2.1引言 7

2.2中日澳三国规范关于横风向荷载的规定 7

2.2.1中国规范 7

2.2.2日本规范 8

2.2.3澳大利亚规范 8

2.3基本风压及风速 9

2.3.1规范对比 9

2.3.2地貌类别 9

2.4地形和高度对风速的影响 10

2.4.1中国规范 11

2.4.2日本规范 11

2.4.3澳大利亚规范 12

2.4.4规范对比 12

2.4小结 13

第3章 珠江新城横风向荷载标准值计算 15

3.1 引言 15

3.2 珠江新城简介 15

3.3规范取值 16

3.3.1设计风速 16

3.3.2地貌类别 17

3.3.3各层风荷载比较 17

3.3.4总荷载比较 27

3.4小结 29

第4章 风致响应 30

4.1引言 30

4.2响应加速度 30

4.2.1中国规范 30

4.2.2日本规范 30

4.2.3澳大利亚规范 31

4.3规范对比 31

4.4小结 32

第5章 结论与展望 33

5.1结论 33

5.2展望 34

参考文献 35

致 谢 36

第1章 绪论

1.1研究背景

风灾是地球上几种主要自然灾害之一，单是热带气旋（台风），全球每年产生风力达八级以上的就至少有八十多个。其每年造成占全部自然灾害64%的死亡人数，以及六十亿到七十亿美元的全球经济损失。据统计，二十世纪后半期，世界各地风灾已造成两千多亿的巨大损失，夺走了超过六十万人的生命。1991年，热带风暴袭击孟加拉国，十多万人丧生，一百万间民房遭受不同程度破坏，数百万人流离失所，造成经济损失达三十亿美元；1994年，热带风暴又夺走了该国四十余万人的生命，经济损失甚至超过股民生产总值的十分之一。1992年，美国佛罗里达州遭受安德鲁飓风侵袭，被夷为平地的城镇面积达一百多万平方英里，造成三百亿美元的经济损失，因无法承受债务而倒闭的保险公司便有七家。近年来，随着地球气候日益恶化，风灾损失逐年递增，愈加频繁的风灾已经对人类社会造成了越来越大的影响。

近年来，风灾在全球范围造成了严重的损失。2004 年，美国遭受多个飓风袭击，夺走了上千人的生命，造成损失多达五百亿美元。次年，“卡特里娜”飓风再次袭击墨西哥湾，经济损失超过750亿美元，接近两千人丧生，经济损失高达上万亿美元，足以与“9.11”事件相提并论^[3]。就我国而言，每年的台风就带来了相等可怕的经济损失。1994年,特大台风登陆浙江，摧毁了将近一百万间的房屋，大批电线杆被大风吹倒，上千人丧生，直接造成上百亿的经济损失。2005年的两场特大台风在我国浙江省登录，造成的损失就达到了数百亿。除了造成巨大损失之外，风灾还屡屡引起结构破坏，危及人们的生命安全。1988年，大风吹倒了美国中部一座六百多米高的电视桅杆，坠落的构件击中行人，数人因此丧生。1996年，台风“天鹅”将广西钦州市的四座高耸的铁搭拦腰折断，造成广西省在新中国成立以来最严重的经济损失。2008年，一场大风将北京市一栋高层建筑的表层构件刮落，多位路人被掉落的物体砸伤^[5]。随着社会发展，不断增长的人口造成城市用地日渐匮乏，而高层建筑可以大大提高土地的利用率。因此在中国，尤其是经济发展地区，建筑正朝着高层化发展。调查发现，我国目前超过250米的超高层建筑就有100多座，占世界总数的一半以上^[7]，并且最大高度和总数都还在不断增加。随着理念创新，建筑的设计高度不断增加，快速发展的工程专业技术使这些构想变为现实，对于高层建筑，尤其是超高层建筑，风对结构的影响越来越大，风荷载已经成为建筑设计的主要荷载^[6]。

1.2目的意义

风在高层建筑的设计中起着至关重要的作用，不仅产生横风向和顺风向荷载，还会引起风致响应，使结构产生振动，长时间的振动作用还可能导致结构或构件的疲劳损坏。因此，对风荷载的研究十分重要。近年来，以研究风特性和风与结构相互作用为主的风工程不断发展，在结构风荷载的研究起着越来越重要的作用 ^[5]。若要计算结构风荷载，首先要对建筑周围的风场的物理特征有清楚了解。因此，研究风荷载和风致响应是一项重要工作。但目前的研究大多是单独分析参数，很少有全面系统的比较，风荷载标准值作为各类参数相互作用的结果，仅当作独立值参与结构设计^[4]。