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[Dino笔记]粤港地区建筑结构风荷载规范的比较研究
作者:dinochen1983 日期:2020-07-22
广东省地区与香港地区建筑结构风荷载规范的比较研究
小编：辛展文，指导老师：陈学伟、杨易
【1】研究背景与研究思路
风荷载设计是建筑结构设计中的一项重要内容，对沿海超高层建筑尤其重要。高层建筑抗风设计方法：规范设计、风洞试验、数值风洞模拟仿真，其中规范是基准。
2019年，香港屋宇署新修订了风荷载规范。广东省风荷载设计规范按照《建筑结构荷载规范》（2012版）实行。掌握这两地的风荷载规范，对粤港两地的工程项目非常重要。在这样的背景下，确定了本研究的选题。
研究的思路如下：
【2】两地规范对比
基本计算公式对比如下：
可以看出两地顺风向风荷载的计算形式相似，但在横风方向上，广东规范通过计算各楼层风荷载来衡量风作用，而香港规范则通过基底弯矩来衡量。计算得到横风基底弯矩后，香港规范需要根据横风基底弯矩对顺风向风荷载进行修正，广东规范则没有这部分内容。对于扭转风荷载的计算，香港规范采用一个更简单的计算模型。它计算风振加速度的公式也较为简单。
值得注意的是，广东规范只需要计算两个方向（X、Y）的风作用，而香港规范需要验算四个方向（±X1、±X2），而且香港规范可以计算任意风向
部分计算参数对比如下：
可以看出两套规范下的计算参数在取值规定与测量方法上也各有差异。计算公式和计算参数的差异性最终导致两地风荷载规范计算结果有较大的差别。
【3】风荷载计算软件编写
在掌握了规范条文后，使用面向对象编程语言DELPHI针对两地规范分别编写风载计算软件。该计算软件可以在不建模的情况下，通过输入建筑尺寸参数、结构动力特性参数、风气候特征等参数，对建筑结构进行风荷载分析。
【4】计算软件准确性检验
利用编写得到的两个计算软件，对一67层的超高层建筑进行风荷载计算。该建筑总高度为295.1m，建筑宽度为46.9m，进深为46.9m，建筑平面体型为矩形。
广东风荷载计算软件计算得到的电算结果通过PKPM进行检验，对比结果显示PKPM与自编软件计算得到的顺风向风荷载相差1.86%，横风向风荷载只相差0.34%。
香港风荷载计算软件通过手算屋面层风荷载作用的方式进行校核，最后得到的手算结果也和电算结果相符合。
【5】实例计算结果分析
对两个软件计算得到的数据进行对比，可以看出香港规范的计算结果比广东规范的要大很多。它们之间的偏差会随着层高的增加而增大，在顶层的偏差达到最大值，并且可以看出，Y方向上的偏差比X方向上的小。
为了更深入地理解这些计算结果的差异性，该研究对计算过程中涉及到的一个重要参数，不同高度处的风压值，进行计算分析，取最接近香港的城市：深圳，所采用的基本风压0.90（对应回归周期100年），为分析对象，计算得到的风压值也比香港规范的要小得多，其中最接近香港规范的是A类地貌。
【6】总结
风荷载规范是建筑结构抗风设计的重要基准，涉及建筑结构的安全和经济。本文在深入研究和详细对比粤港两地规范基础上，依据规范中的风荷载计算模型，通过面向对象语言DELPHI编程，成功开发了两款风荷载计算软件。
通过对一栋超高层建筑工程实例的风荷载分析，验证了风荷载计算软件的准确性，计算精度达到商用软件PKPM标准。
通过规范对比和工程算例发现，两地风荷载规范的计算模型和基本参数存在差异；由此导致粤港临近地区，即使建筑体型和结构动力特性相似的建筑，其风荷载规范取值存在显著差异。如本例中，顺风向风荷载基底总剪力按照广东省规范计算比香港地区的小64.98%。
香港风荷载程序的介绍与使用：
bilibili网站：https://www.bilibili.com/video/bv1Az4y1Q7uy
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