風荷載的案例
【JY】YJK前處理參數詳解及常見問題分析（五）：風荷載信息
此處設置后，設計時將增加相應的一組風工況效應并自動組合。
（2）支持精細風、一般風、指定風荷載的計算。對于精細風計算，目前暫不支持指定各面上的體型系數。指定風荷載計算需要在指定風荷載對話框內主動運行一次“導入其他風向”按鈕。
（3）該風向風荷載計算時，迎風面寬度將取相應方向的結構投影寬度。
（4）與“斜交抗側力構件方向角度”類似，該角度不疊加“水平力與整體坐標夾角”參數。
（5）在前處理的風荷載菜單中，可支持對自定義風向上的節點風荷載交互修改。
（6）多方向風目前不支持的功能：橫向風振，扭轉風振，屋面精細風（梁上風吸壓力），體型系數交互修改。
4、結構寬深
根據GB50009-2012計算橫風向風振等效風荷載及扭轉風振等效風荷載時，需要確定結構截面的統一高度和寬度。
軟件默認按照所有樓層平面尺寸的平均值計算結構高寬，對于軟件默認處理誤差較大，比如底盤尺寸較大的結構，可手工輸入高寬值，使計算結果更符合規范規定。
5、結構截面形式
計算橫風向風振時，需指定結構截面形狀為矩形或圓形。程序未作自動判斷。
圓形截面結構橫風向風振等效風荷載根據《GB50009-2012》的附錄H.1計算。
矩形截面結構橫風向風振等效風荷載根據《GB50009-2012》的附錄H.2計算。
6、結構一階扭轉周期
計算扭轉風振時需輸入一階扭轉周期。
展開 【規范解讀】美標ASCE 7-16 風荷載
五、速度壓暴露系數-Kz(Velocity Pressure Exposure Coefficient)
不同暴露等級的場地，其風剖面是不同的。
而基本風速是C類場地10m處的平均風速，因此需要該系數來考慮場地暴露類別和高度對風速的影響。
?六、地形系數-Kzt(Topographic Effects)
在山峰，山脊，山坡處風速會突然增大，無論什么暴露類型的場地都需要把這種效應考慮進去。
七、場地海拔高度系數-Ke(Ground Elevation Factor)
不同海拔，空氣密度不一樣。空氣密度調整系數可以按照表26.9-1取值。也可以均按1.0取值。
八、速度壓-qz(Velocity Pressure)
九、陣風系數-G(Gust-Effect Factor)
剛性建筑：自振頻率大于1.0Hz的建筑（條文26.2）。
對于剛性建筑，陣風系數可以取0.85或者按照公式26.11-6計算。
對于彈性建筑，陣風系數可以按照26.11-10計算。
十、圍護分類及內壓系數GCpi（Enclosure Classification）
內壓系數（GCpi）是按照不同的圍護分類根據表26.13-1來確定的。
建筑圍護程度可以分為：封閉、部分封閉、部分開放、開放。不同圍護等級的建筑，其內壓系數是不同的。
注意表格中的值是GCpi的值，而不是Cpi的值。
RFEM 6中以上參數輸入框如下：
十一、封閉及部分封閉建筑-風荷載計算
對于各種高度的封閉及部分封閉建筑的風荷載計算，可以按照公式27.3-1計算。
?
展開 高層結構在風荷載作用下的結構響應
13
施加荷載
施加dead load和live load。
14
風荷載定義
Define load pattern，選擇wind load，modify wind load，define terrain級別和structure class，風的速度等。
采用Davenport譜計算風荷載時程 ￥70
<div contenteditable="false" width="100%">
Matlab脈動風速時程曲線代碼
</div><div contenteditable="false" width="100%">
代碼有詳細注釋，可以計算結構受風荷載響應，可根據自己實際需求修改
</div><div contenteditable="false" width="100%">
<br>
</div><figure style="text-align: center;"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202506/attachment/32093c4c546a49939c6d3bf4066cccad.png" style="display: inline-block;" data-regular="true"><img src="https://img.jishulink.com/202506/attachment/32093c4c546a49939c6d3bf4066cccad.png"></figure></figure><p><br></p>
展開 
懸掛網殼結構風壓分布的環境影響因素研究
懸掛網殼結構在風荷載的作用下表現為上吸下頂的趨勢，這種趨勢對于結構抗風作用有一定的好處；當風向角為90°時，等值線呈現一種完全均勻的橫向梯度分布，在上表面迎風的前端位置以及懸掛網殼結構中部在風荷載作用下表現為壓力，其余部分為吸力，與下表面的壓力分布恰好相反，左右兩側中央部分受到風荷載作用影響效果最為明顯；當風向角為180°時，此時順風向風壓分布呈現梯度變化趨勢，左右兩部分基本對稱，結構的風壓系數等值線分布在迎風前端較為集中，且在迎風面上風壓系數達到峰值，故此處懸掛網殼結構受風荷載作用后壓力效果最明顯。
圖 14 不同風向角下結構表面風壓系數等值線
Fig.14 The isoline wind pressure coefficient on structure surface under different wind directions
從參考點處的風壓系數曲線圖中（圖 15）可以發現：在三種不同風向角的風荷載作用下，有拱梁和無拱梁的懸掛網殼結構風壓系數曲線變化趨勢基本一致，有無拱梁的懸掛網殼結構上下表面風壓分布趨勢大致相同，說明拱梁的存在對于受到風荷載作用的懸掛網殼結構有影響，但影響效果不明顯。對比風壓系數曲線的數值，當拱梁存在的情況下，有拱梁的懸掛網殼結構和無拱梁的懸掛網殼結構在三種不同風向角風荷載的作用下，結構表面的風壓系數在絕對值上都有小幅度的下降，表明拱梁的存在雖對于結構整體受到風荷載作用下的風壓分布不能產生效果比較明顯的增強或削弱，但可以對懸掛網殼結構表面受到風荷載后起到一定的遮擋作用，也可以使網殼結構的抗風能力得到小幅度的提高。故加入拱梁也能提高懸掛網殼結構的安全性。
展開 3d3s多高層模塊常見問題解答
問題二：多高層導風荷載的方法：
一、 通過添加剛性隔板加隔板風荷載：
3D3S 中有提供了“添加隔板風荷載”的選項，是用于計算整體水平位移的風荷載，作用在每層的剛性隔板中心。這種方式，ETABS PKPM 都用；是一種簡化算法。
操作步驟：
1、剛性隔板在模型組裝的時候定義，勾選“添加隔板”，然后會跳出如下對話框：
2、填入基本參數：
輸入基本風壓、地面粗糙度、風壓高度變化修正系數、建筑結構類型、房屋類型、參考點高度、周期等參數。
周期用于計算風振系數，周期來源可以是程序計算的周期，也可以是用戶根據經驗定義的；
可以在這個對話框中添加 0 度，90 度的風荷載。雙擊空白的地方，輸入工況，風向角及體型系數。
3、隔板導風荷載完成
二、通過導荷載板施加風荷載：
這種導荷載方式是先在立面上添加導荷載板，然后在板上施加板面風荷載，如果模型立面有剪力墻對象，則用戶可以直接對剪力墻對象施加荷載。
這種方法同下面用導桿件荷載添加風荷載有異曲同工之效。
操作步驟：
1、 施加導荷載板：
2、 在建筑立面上選擇圍成板的桿件或直接畫板
3、 添加板面風荷載
4、 填入體型系數、風振系數等參數，點取內部參考點。
注意：
當用戶在高層風荷載參數設置對話框中選用“風力作用面來自剛性隔板范圍”同時又在模型中施加了板面風荷載，則程序同時將兩者都考慮。
三、 通過桿件導荷載的方式導風荷載：
這種導荷載方式和其他模塊中的導荷載一樣使用，用戶可以自己選擇要導風荷載的面，自己定義體型系數等參數，通過這種方式施加風荷載相比第一種方式更為精確。
展開 高層建筑附著腳手架在爬升過程中的動力響應分析
超高層建筑腳手架架體構造部分由傳統的扣件式鋼管腳手架發展而來，然而與傳統腳手架不同的是，超高層建筑中的附著腳手架在作業中除了承受豎向荷載作用外，水平風荷載亦起主要作用。
為考察此類腳手架在風荷載作用下的動力響應，本文以某實際工程為例，選取典型的腳手架區間，采用ANSYS軟件進行有限元建模和動力響應分析。
單元架體跨度取5.3m，跨度內立桿縱距1.5m，橫距0.8m，步高1.9m，共9步半，支架離墻距離0.4m，腳手架總高度19m，樓層高度110m，寬度33.4m,項目所在地風壓是0.35kN/m2，地面粗糙度為D類。
拉桿采用link8單元；框架采用beam189單元,硬拉結約束采用彈簧單元combin14，其中彈簧剛度取10000N/mm，材料屬性:彈性模量2.1e5N/mm,泊松比0.3，密度7850kg/m3，結構有限元模型如下：
首先對該結構進行了常規的靜力分析，靜力分析時的主要荷載包括結構的自重，活荷載按作業水平投影面積0.5KN/m2考慮，風荷載按照荷載規范P58-59計算，荷載組合取1.2恒+1.4風+1.4*0.7活，最后得到的位移云圖如下，可見靜力分析情況時，結構最大位移大約34mm。
風荷載按照成分來分一般分為平均分和脈動風，在靜力計算時，脈動風按風振系數加到平均風壓上考慮，而在進行動力時程分析時，則應把脈動風按隨機荷載來考慮，利用諧波疊加法采用Matlab編制響應程序，即可得到迎風面不同標高處的風速時程曲線。
展開 高層建筑抗風設計的幾個問題
大樓的外形設計成鋸齒狀，經由風洞測試，能減少30-40%由風所產生的搖晃。為減少風荷載下的側移，每隔8層設一道剛桁架加強層。
為了因應高空強風及臺風吹拂造成的搖晃，大樓內設置了風阻尼器（質量調節阻尼器），即在88至92樓掛置一個重達680噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。
▲風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器）
2015年第13號超強臺風“蘇迪羅”，08月08日凌晨，以中心附近最大風力15級（48m/s），在臺灣省花蓮登陸，臺北101大樓內的風阻尼器擺動幅度達100cm，擺動幅度創歷史最大。風阻尼器設計的最大擺幅可達正負150cm，用來平衡大樓左右搖晃，可減少大樓約40%的晃動幅度。
▲廈門國際中心
廈門國際中心總建筑面積18.56萬平方米，建筑高度339.88米，地下4層，地上61層，集超甲級寫字樓、單元式辦公、高檔會所、觀光等為一體，是福建省最高的鋼結構大樓。
消能減振方案采用粘滯阻尼墻進行風振控制。X向和Y向共布置68個170T粘滯阻尼墻。有效滿足結構舒適度要求。
▲廈門帝景苑
廈門首個超高層住宅項目，5幢62層，258米高，（Ⅰ期+Ⅱ期）50萬平方米，全鋼結構精品住宅。
為減小風荷載作用下的層間側移，全樓設置了約束屈曲支撐。
▼
▲結束語
高層建筑的風荷載包括三部分：平均風壓產生的平均風力（靜態荷載）；脈動風壓產生的隨機脈動風力（動態荷載）；由于風致建筑物振動產生的慣性力（動態荷載）。高層建筑的動態荷載不容忽視，但要準確地確定風荷載，必須依靠風洞試驗。
展開 史詩級大片"山竹"登陸我國，那些高層建筑還安好嗎？
大樓的外形設計成鋸齒狀，經由風洞測試，能減少30-40%由風所產生的搖晃。為減少風荷載下的側移，每隔8層設一道剛桁架加強層。
為了因應高空強風及臺風吹拂造成的搖晃，大樓內設置了風阻尼器（質量調節阻尼器），即在88至92樓掛置一個重達680噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。
▲風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器）
2015年第13號超強臺風“蘇迪羅”，08月08日凌晨，以中心附近最大風力15級（48m/s），在臺灣省花蓮登陸，臺北101大樓內的風阻尼器擺動幅度達100cm，擺動幅度創歷史最大。風阻尼器設計的最大擺幅可達正負150cm，用來平衡大樓左右搖晃，可減少大樓約40%的晃動幅度。
▲廈門國際中心
廈門國際中心總建筑面積18.56萬平方米，建筑高度339.88米，地下4層，地上61層，集超甲級寫字樓、單元式辦公、高檔會所、觀光等為一體，是福建省最高的鋼結構大樓。
消能減振方案采用粘滯阻尼墻進行風振控制。X向和Y向共布置68個170T粘滯阻尼墻。有效滿足結構舒適度要求。
▲廈門帝景苑
廈門首個超高層住宅項目，5幢62層，258米高，（Ⅰ期+Ⅱ期）50萬平方米，全鋼結構精品住宅。
為減小風荷載作用下的層間側移，全樓設置了約束屈曲支撐。
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▲結束語
高層建筑的風荷載包括三部分：平均風壓產生的平均風力（靜態荷載）；脈動風壓產生的隨機脈動風力（動態荷載）；由于風致建筑物振動產生的慣性力（動態荷載）。高層建筑的動態荷載不容忽視，但要準確地確定風荷載，必須依靠風洞試驗。
展開 淺談脈動風速入口生成方法
我們都知道，對于一般的土木工程建筑物，荷載規范方法的基本思路是，在一定地貌類型下，先計算出各高度的風壓，然后乘以建筑物的體型系數計算出平均風荷載，最后再乘以風振系數以考慮結構的動力性能。然而，現實中的建筑物，外形往往是非常復雜的，傳統的規范方法已經很難適用。此時，風洞試驗和數值模擬成為研究建筑物風荷載的有效手段。然而，風洞試驗耗資巨大，在建筑物設計的可行性研究階段，采用數值模擬方法進行建筑抗風的相關研究，往往是經濟可靠的途徑。隨著計算機數值模擬技術的快速發展和CFD理論的成熟，定性分析和評估建筑物的風荷載已非難事，但是定量分析尚有距離。然而，即便是定性分析，就足以提供一些非常有價值的結論，如超高層建筑物外形的氣動優化，建筑物的選址，行人高度風環境的評估等。目前而言，這些分析用到的基本方法大致可以分為兩類：基于時間平均的雷諾平均（Reynolds Averaged Navier-Stokes，RANS）方法，和基于空間平均的大渦模擬（Large Eddy Simulation，LES）方法。
RANS方法主要是對瞬時的N-S方程進行了時間平均，并基于一定的假設建立相應的湍流模型使方程組封閉來進行求解。不難發現，由于RANS方法的本質在于求解平均方程，因此，不管RANS的封閉模式方程中是否含有瞬態項，RANS方法求解得到的始終是結構表面的平均風荷載信息，而無法得到結構表面的脈動風荷載信息。然而，由于RANS方法的計算量小，在工程領域中獲得結構的風荷載體型系數以及結構周圍平均流場信息方面得到了廣泛應用。LES方法則與RANS方法有著明顯的不同。LES方法主要思想是把湍流中大渦和小渦分開處理，對攜帶主要能量的大渦直接求解，而對起耗散作用的小渦建立適當的模型求解。可以看出，LES方法能夠更好地模擬流場的脈動信息，從而得到結構表面的脈動風荷載信息。
展開 北美最高建筑—紐約世貿中心結構分析
然而，本工程有必要采用最先進的規范來對塔樓進行設計，風荷載和地震荷載的設計采用IBC2003結構標準（它們將會被作為新版紐約建筑規范的基礎）。考慮到結構的完整性，強化結構冗余度，美國政府標準，例如GSA、DOD和FEMA被用來作為進一步改進的參考。此外，最新的AISC和ACI規范，標準和規范被采納，特別是關于抗彎框架連接的柔性設計。
塔樓底部的結構體系
風洞試驗
結構的風荷載按照IBC2003進行設計，并考慮了紐約當地風荷載情況。此外，還進行了一系列的風洞試驗，以確定颶風情況下的風效應以及滿足人體舒適度時的風荷載的精確測量。針對設計的不同階段，在Rowan Williams Davies & Irwin風洞實驗室進行了高頻測力試驗和氣彈模型試驗，同時也考慮了塔尖的空氣動力效應。風洞試驗也考慮到了周邊環境的影響，甚至包括后續建成的2、3、4號塔樓。最大的風荷載加速度會對人體舒適度產生影響，同時，颶風設計的重現周期為1000年一遇。
2013年12月，1WTC建造完成，2014年晚些時候將對外開放。該塔樓采用了多種創新的工程解決方案，是由眾多設計和施工團隊為了同一個目標，在幾年間親密合作，不懈努力，打造出的曼哈頓地區的地標性建筑，體現了國家精神和專業價值。
塔樓設計風荷載為1000年一遇，依據IBC2003
展開 
橋梁結構的優化案例。
結構應用過程中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。橋面總體會受到壓彎作用與扭轉變形。常規設計會根據既有規范對結構進行設計，但是這種設計往往不考慮結構用料，會造成一定程度的浪費。為了更好的優化結構受力及結構傳力性能，本案例對橋面與墩柱的承接部分結構進行優化設計。
【2】 模型資料
本次分析模型針對結構的橋面與墩柱的承接部分，其模型尺寸見圖1，
圖1橋梁整體結構及其尺寸
模型使用中承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。它們分別作用在結構的各橋面表面，墩柱位置，橋面兩端，橋面兩側。
【3】 建模及分析過程
1. 模型
2.荷載及邊界條件
橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載，橋墩底面與橋面兩側的固定約束。荷載作用承受橋梁使用過程中承受豎向均布荷載，橋墩在水中收到的水流沖擊的集中力作用，車輛在橋面上分布不均勻的彎矩，橋梁側面受到的均布風荷載。
3. 荷載作用下結構的受力云圖及變形云圖
【4】 優化參數設定
為了更好的優化模型使模型的結構更加節約材料，對模型進行了xxx優化，優化控制參數為質量空間為質量總體積的30%,40%和45%，厚度約束最小為0.035744m.
展開 【JY】YJK前處理參數詳解及常見問題分析（一）
圖1 加強部位與轉換層關系
相關條文：
《高規》10.2.2、10.2.3、10.2.4、10.2.6、10.2.16.7、10.2.18
B區參數詳解
1、恒活荷載計算信息
軟件可選為：一次性加載、施工模擬1、施工模擬3。
一次性加載：計算時只形成一次整體剛度矩陣，用于多層。
模擬施工1：采用一次集成整體剛度、分步加恒載的模型，只計入加載施工步及以下的節點位移量和構件內力，來近似模擬考慮施工過程的結構受力。
圖2模擬施工1的模型和加載模式
模擬施工3：采用了分層剛度分層加載的模型，這種方式假定每個樓層加載時，它下面的樓層已經施工完畢，由于已經在樓層平面處找平，該層加載時下部沒有變形，下面各層的受力變形不會影響到本層以上各層。這種模式下，該層的受力和位移變形主要由該層及其以上各層的受力和剛度決定，用于高層。
圖3 模擬施工3的剛度和加載模式
2、風荷載計算信息
軟件可選為：一般方法、精細方法、按構件擋風面積計算。
一般方法計算風荷載是一種相對簡化的算法。
它假定迎風面、背風面的受風面積相同，讓用戶輸入迎風面與背風面體型系數之和。
程序自動根據每層的層頂標高計算本層的風荷載，它假定了每層風荷載作用于各剛性塊質心和所有彈性節點上。
程序首先把樓層風荷載總值按節點個數平均分配到各個節點，然后將屬于同一塊剛性板的所有節點上分配的風荷載再集中到該剛性板塊的質心上。對于獨立的彈性節點，分配的風荷載直接作用在相應節點上。
在自動計算風荷載時，只考慮順風向，不考慮橫向風的影響。
一般方法不能計算屋頂的風吸力和風壓力。
展開 超大型鋼筋混凝土冷卻塔龍卷風致倒塌仿真分析
摘要
風荷載是控制超大型冷卻塔結構設計的主要因素。目前世界各國有關冷卻塔的荷載規范僅適用于良態氣候條件大氣邊界層風場，缺少對于風場特異性較強的龍卷風荷載效應的評估。為了進一步掌握超大型鋼筋混凝土冷卻塔的抵御龍卷風性能，利用同濟大學龍卷風模擬器對高度為215m原型冷卻塔結構縮尺模型進行了風洞試驗；研究了不同渦流比龍卷風對塔殼的風荷載作用，并將其應用于全尺寸有限元模型，模擬了鋼筋混凝土冷卻塔龍卷風致倒塌的全過程，并將考慮非線性倒塌影響的臨界風速與水工規范推薦的屈曲應力狀態法和線性分叉屈曲分析結果進行了比較。研究結果表明，龍卷風渦核半徑位置是使冷卻塔結構遭受龍卷風荷載效應的最不利區域，更容易發生結構倒塌破壞，結構材料塑性失效是龍卷風造成冷卻塔倒塌的關鍵因素。塔殼內側子午向鋼筋受拉破壞導致結構在切向氣流迎風區域出現環向裂縫，裂縫逐漸發展進而引發結構整體倒塌。數值仿真分析記錄了塔殼不同失效階段的裂縫發展情況，量化了結構固有頻率的和振型的演變過程，詳細評估了鋼筋混凝土冷卻塔抵御龍卷風的抗風性能。
展開 基于ANSYS的多管式鋼內筒煙囪有限元分析
外筒結構模型如下所示：
一、外筒荷載計算
恒載：恒載部分除了外筒本身的自重外，還包括平臺的自重以及內容傳來的自重。平臺自重一般根據經驗取值，此處取3KN/m2。
活荷載：活荷載主要考慮平臺，此處根據相關規范，除頂部平臺取7KN/m2外，其他平臺皆取3KN/m2。
注意，在計算荷載的過程中，需要將各個平臺的荷載手動導算到外筒筒壁上。
風荷載：基本風壓取0.37 KN/m2，地面粗糙類取B。根據規范5.2.4，坡度大于2%，故可不進行橫風向風振驗算。計算過程如下：
二、結構動力特性
結構前六階的自振頻率如下：
振型圖如下：
二、外筒計算結果
注意此結構靜力計算中除了需要考慮橫向地震外，根據我國抗震規范，還需進行豎向地震計算，同時，應打開大變形開關以考慮二階效應，本次工況組合如下：
荷載標準值組合
1.0恒+1.0風
1.0重力荷載標準+0.2風+1.0水平-0.4豎向
1.0重力荷載標準+0.2風+1.0水平+0.4豎向
1.0重力荷載標準+0.2風+10.4水平-1豎向
1.0重力荷載標準+0.2風+0.4水平+1豎向
荷載設計值組合
1.0 恒+1.4風
1.2恒+1.4風
1.2恒+0.28風
由于是實體單元建模，在結構內力查看過程中需要用到面操作，本次計算典型的面操作命令流如下：
wpcsys,-1
!
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