17.高层建筑风压高度变化系数μz是如何确定的?

(1)系数μz的确定

在大气边界层内,风速随地面高度而增大。当气压场随高度不变时,风速随高度增大的规律主要取决于地面粗糙度和温度垂直梯度。通常认为在离地面高度为300~550m时,风速不再受地面粗糙度的影响,也即达到所谓“梯度速度”,该高度称之为梯度风高度。地面粗糙度等级低的地区,其梯度风高度比等级高的地区低。

对于平坦或稍有起伏的地形,风压高度变化系数μz应根据地面粗糙度类别决定。《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)将地面粗糙度分为A、B、C和D四类,见表2-13。

表2-13 地面粗糙度分类

地面粗糙度分为A、B、C、D四类,μz的数值按下式计算:

式中 z——风压计算点离地面高度(m);

ψ——地面粗糙度、梯度风高度影响系数,见表2-14;

α——地面粗糙度指数,见表2-14。

表2-14 ψα取值

(2)山区高层建筑系数μz的修正

《荷规》(GB 50009—2012)参考加拿大、澳大利亚和英国的相应规范,以及欧洲钢结构协会ECCS的规定《房屋与结构的风效应计算建议》的规定,给出了山峰和山坡上的建筑物给出风压高度变化系数的修正系数。

对于山区的建筑物风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别确定,并考虑地形条件的修正。修正系数η分别按下述规定采用。

1)对于山峰和山坡,其顶部B处(见图2-5)的修正系数可按下式采用:

式中 tanα——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度,当tanα>0.3时,取为0.3;

K——系数,山峰取2.2,山坡取1.4;

H——山顶或山坡全高(m);

z——建筑物计算位置离建筑物地面的高度(m),当z>2.5H时,取z=2.5H

对于山峰和山坡的其他部位,可按图2-5所示,取A、C处的修正系数ηΑηC为1,AB间和BC间的修正系数η按线性插值确定。

2)山间盆地、谷地等闭塞地形

η=0.75~0.85

图2-5 山峰和山坡的示意图

对于与风向一致的谷口、山口

η=1.20~1.50

(3)离岸海岛上高层建筑系数μz的修正

远离海岸的海岛上的高层建筑物,其风压高度变化系数可按A类粗糙度类别确定外,还应考虑表2-15中给出的修正系数η

表2-15 海岛的修正系数η