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摘要：

針對高層建筑物而言，風荷載引起的效應在總荷載效應中發揮著重要的作用。隨著現代材料和施工技術的不斷發展和進步，建筑結構也逐漸變得更加復雜，同時隨著人們生活質量的不斷提升，人們對建筑結構設計的安全性和適用性的要求也越來越高，在這樣的前提下，要重視和關注高層建筑結構抗風設計工作，以此保證人們居住的舒適性。本文主要對高層建筑結構抗風設計進行分析。

關鍵詞：

高層建筑結構；抗風設計；分析

1引言

現階段，隨著社會經濟的不斷發展，高層建筑在城市中存在的數量也越來越多，對于高層建筑而言，風荷載引起的效應在總荷載效應中所占的比重比較大，所以要做好高層建筑結構抗風設計工作，提高建筑結構的科學性和合理性，從而為人們提供一個舒適的居住環境，以此促進高層建筑的發展和進步。

2高層建筑結構抗風設計理論

高層建筑一般具備較大的高寬比，同時其抗側剛度較小；并且地震作用和風荷載都是其主要承擔的水平荷載。相比較地震作用，風荷載出現的頻率比較高。所以，在高層建筑結構中，主要設計的荷載是風荷載。

2.1基于性能的結構抗風設計理論

基于性能的結構抗風設計理論，主要目標是在不一樣強度水平風振的影響下，對建筑結構的安全和舒適度進行有效的控制，從而確定不同性能水準，確保在整個生命周期內的建筑物，在承擔可能會出現的風振作用下，其總體成本費用是最小的。

2.2結構風振性能水準

2.2.1風振系數

作為我國目前使用得荷載規范的一個重要系數，風振系數對風載值的作用比較大。

2.2.2人體舒適度

在側向力的影響下，高層建筑會出現振動的情況，如果振動處于某一個限值時，人們會產生不舒服的感覺。人體得舒服度可以分為六個不同的等級，分別是無振感、輕微振感、中等振感、煩惱和非常煩惱以及無法忍受。

2.2.3結構風振性能水準

性能水準，主要是指所設計的建筑物，在可能會遭受的特定風作用下，所明確的最大容許舒服度，或者所容許的最大破壞度。主要是從舒適度和變形兩個方面確定性能水準的指標。

2.3結構性能目標

性能目標，主要指的是所設計的建筑物，在設計風壓等級的需求下，滿足性能水準的總和。結構性能目標，要綜合考慮建筑物的使用要求、功能要求的重要性等等要素。

2.4結構抗風計算

2.4.1理論計算

在計算分析的工作中：①要充分的考量結構的線性，同時要充分的考量非線性恢復力特性，從而完成模型分析工作；②選擇科學的計算方法，計算模擬風場，同時分析風振的動力時程；③按照不一樣的性能目標，選擇有效的分析方法；④推廣實用性較強和容易掌握的計算方法，降低計算量，重視前后處理軟件程序的開發和利用工作。

2.4.2風洞試驗

風洞試驗的主要目標，是對大氣邊界層風對建筑物產生的作用進行測量。高樓會導致比較強的地面風，對地面的破壞作用也比較大；如果高層建筑集聚在一起，群體效應會危害建筑物和建筑物之間的通道，上述情況都可以利用風洞試驗完成分析工作。

3高層建筑結構的抗風設計

3.1高層建筑結構在風荷載作用下的破壞形式

在風荷載作用下，高層建筑的主體結構會出現開裂或者破壞的現象，例如：過大的位移導致框架、剪力墻等出現開裂的情況，或者過大的位移導致結構主筋屈服；層間位移導致非承重墻出現裂縫；局部較大的風壓導致玻璃、裝飾物和圍護結構等遭到損壞；建筑物擺動的幅度多大，或者建筑物經常發生擺動的情況，居住者會出現不舒服的感覺；由于長時間的風致振動，導致結構疲勞，從而結構容易遭到破壞。

3.2高層建筑抗風的一般設計原則

確保高層建筑結構擁有充足的強度，能夠穩定的接受風荷載作用下的內力；確保高層建筑結構擁有充足的剛度，能夠對高層建筑水平作用下的位移進行控制，為居民提供良好的居住條件，為工作人員提供良好的工作條件；選用科學的結構體系，選用合理的建筑外形。在實際的情況中，使用較大的剛度，能夠有效的降低風振的作用；圓形和正多邊形能夠有效的減小風壓的數值；要盡可能的使用對稱平面形狀，盡可能的使用對稱結構布置，降低風力偏心產生的扭轉作用；要使外墻、玻璃、女兒墻和其他的圍護構件擁有充足的強度，同時要使其穩定的連接主體墻，避免局部出現損壞的情況。

3.3高層建筑結構抗風設計的內容

3.3.1風荷載的計算

根據我國建筑結構可靠度設計統一標準，在風荷載容易的過程中使用的是50年設計基準期，同時使用平穩二項隨機過程對荷載的隨機過程進行表述。如果氣流碰到建筑物，在建筑物的表層面上會出現壓力，或者出現吸力，具體來說就是產生風荷載，近地風的性質、風速和風向都會對風荷載的大小產生影響，，同時建筑的高度、形狀和地表面都會對風荷載的大小產生影響。按照新規范，在計算主體結構時，如果風荷載垂直于建筑物表面，則其標準值的計算公式如下所示，將垂直于風向的最大投影面積的作為風荷載的作用面積：Wk=βzμsμzW0，在這個公式中，Wk主要指的是風荷載標準值（kN/m2）；W0主要指的是基本風壓（kN/m2）；μz主要指的是風壓高度變化系數；μs主要指的是風荷載提醒系數；βz的范圍主要指的是高度處的風振系數。

3.3.2加強高層建筑的控制

根據風荷載的作用，要加強控制高層建筑的振幅、振動速度和加速度。3.3.3高層建筑的水平位移指標按照正在使用的建筑結構設計標準，要從以上兩個方面限制高層建筑結構在風荷載作用下的變形響應：一方面，對高層建筑結構的頂端水平位移u和總高度H的比值（u/H）進行限制，主要目的是對結構的總變形量進行控制；另一方面，是要對相鄰兩層樓蓋間的相對水平位移Δu與層高h的比值（Δu/h），通常情況下，Δu/h在結構的各層中的比值是不一樣的，并且一般情況下，量大的Δu/h要比u/H的限值要大。對Δu/h進行限制的主要目的是避免破壞填充墻和裝飾部件，防止電梯軌道和管道等設施出現過大的變形現象。

4高層建筑結構抗風舒適度的可靠性分析

在實際的情況中，風對高層、高聳結構的安全性和適用性兩個方面產生直接的影響，而結構可靠度理論主要是對結構的安全性、實用性和耐久性進行研究。所以要對風荷載作用下高層、高聳結構的抗風可靠度進行研究，進而保證高層、高聳結構抗風設計和風振控制工作的順利實施。在側向力作用的影響下，高層結構會出現振動的情況，如果振動處于某一限值時，人們就會感覺不舒適。因為建筑高度在不斷的變高、建筑結構體系在不斷的完善等等因素的影響，使得高層建筑結構呈現著越來越柔和的趨勢，此外，風作用發生的頻率越來越高，高層建筑設計和控制的重要因素逐漸的變成舒適度。高層和超高層建筑鋼結構因為高度的快速增加，結構振動阻尼變得越來越小，風荷載對高層建筑的作用越來越大，因此高層建筑鋼結構在設計的過程中首先要考慮風運動的人體舒適度。為了更加科學和合理的對高層建筑結構的舒適度和結構設計進行研究，有必要從可靠性角度分析舒適度。

5結語

總而言之，隨著社會經濟不斷的進步和發展，城市建設規模的不斷擴大，城市中高層建筑的數量也越來越多。因此，高層建筑的結構設計人員要不斷的進行學習，重視結構試驗研究成果，同時在結合大量工程經驗的基礎上，做出科學合理的高層建筑結構設計。

參考文獻

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作者:張朝貴 單位:黔西南布依族苗族自治州設計院