中国与孟加拉国基本风压计算及分析比较

时间：2024-07-28

高伟

(江苏省建筑材料研究设计院有限公司，江苏南京210009)

0 引言

最近笔者所在设计院完成了孟加拉国奥林匹克水泥厂的设计任务，孟加拉人民共和国（People's Republic of Bangladesh），简称孟加拉，地理位置上属南亚，位于孟加拉湾之北，亚热带季风气候，沿海属于季风型热带草原气候。孟加拉属于平原地区，国内河道纵横密布，雨季极易泛滥，常出现热带飓风。在设计初期，业主就许可采用中国现行设计规范进行设计。根据业主提供的厂区所在地博里萨尔（Barisal）的气象资料，并参照孟加拉国家建筑手册（BNBC），当地的最大风速高达260 km/h。如果不经思考、换算，把当地的风速直接按照中国规范进行计算，很可能会造成严重的设计错误和不必要的浪费。因此，笔者从本次工程实例出发，就中孟两国的风荷载计算进行了比较和分析。

1 中孟两国基本风速定义的对比

中国的《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）对于基本风速规定：离地10 m 高，记录时距为10 min平均的风速观测数据，经概率统计得出50 年一遇最大值确定的风速（m/s）。

在设计初期，根据业主提供的厂区所在地博里萨尔（Barisal）的气象资料，并根据孟加拉国家建筑手册（BNBC）,查找博里萨尔（Barisal）地区的风荷载情况，当地的阵风风速高达260 km/h=72.2 m/s。

孟加拉国家建筑规范（BNBC）中对于基本风速的定义是以当地比较空旷平坦的地面上离地10 m高统计20 年一遇的3 s 时距的平均风速为标准风速。

对比可以看出，两个国家的规范在基本风速的定义上差别很大，就算离地高度是相同的，记录时距、统计年限都完全不同。因此，需要经过计算，把孟加拉国的标准风速转化为中国规范的标准风速，这样再按照中国规范计算出来的基本风压W0才符合中国规范标准。

2 中孟两国基本风压换算计算

对照两国规范和计算手册，查找文献资料，两国基本风压计算存在差别，换算系数表如表1、表2 所示。

表1 不同重现期T0 对风压的换算系数μr

表2 不同时距的平均风速换算系数β

孟加拉国家建筑手册（BNBC）规定,当地比较空旷平坦的地面, 风速高度与中国规范离地10 m高，重现期20 年，平均风速为3 s 时相同的空气密度ρ=1.255 kg/m3。而按照中国《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）中相应地基本风速的空气密度ρ=1.25 kg/m3。，孟加拉国当地的基本风压除以1.72 的系数后，就是换算成我国规范下的基本风压值。

3 水泥粉磨车间风荷载计算实例

水泥粉磨车间概况：钢筋混凝土框架结构，长49.5 m，宽12 m，高度29.5 m，外墙采用当地机制红砖全封闭。

《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）规定，垂直于建筑物表面的风荷载标准值，计算主要受力结构时，按照下式计算：

Wk=βzμsμzW0

式中：Wk—风荷载标准值（kN/m2）；βz—高度z 处的风振系数；μs—风荷载体型系数；μz—风压高度变化系数；W0—基本风压（kN/m2）。

（1）风振系数βz

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）8.4.1 规定，高度大于30 m 且高宽比大于1.5 的房屋，以及基本自振周期T1大于0.25 s 的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。结构的自振周期应按结构动力学计算，近似的基本自振周期T1可按《建筑结构荷载规范》附录公式（F.2.2）计算：

（2）风荷载体型系数μs

根据《建筑结构荷载规范》表8.3.1 项次2，查表得出μs=0.8+0.5=1.3。

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》，计算风荷载对房屋的整体作用时，如对房屋进行内力和位移计算时，只需按各个表面的平均风压计算，即采用各个表面的平均风载体型系数计算，正反两个方向风荷载的绝对值可按两个中较大值采用，即采用了综合压力、吸力后的总体形系数。综上所述，μs可采用《高层建筑混凝土结构技术规程》4.2.5.3 条规定，高宽比H/B 不大于4 的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3。

因此，综合《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）和《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）在风荷载体型系数μs的取值上是一致的，本次计算取1.3。

（3）风压高度变化系数μz

根据《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）8.2.1 条规定，厂区所在地为房屋比较稀疏的乡镇，结合业主提供的地质报告以及现场考察的实际情况，确定地面粗糙度为B 类，当H=6.2 m 时，风压高度变化系数：

（4）基本风压W0

按照《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）要求，考虑到当地极限风速实在太大，经过与业主聘请的孟加拉国气象专家和我院专家、土建工程师的多次沟通，结合当地局部气象资料，研究探讨，在确保安全、经济的前提下，最后确定标准风速按66.0 m/s 计算：

（5）风荷载标准值wk

水泥粉磨车间框架结构示意图如图1 所示。

图1 磨房框架结构示意图

一层的风荷载标准值：Wk=βzμsμzW0=1.0×1.3×1.0×1.6=2.08 kN/m2。

一层的受风面积为：A1=h1×L=6×49.5=297 kN/m2。

一层的风荷载标准值：F1=A1Wk1=297×2.08=617.7 kN。

各层风荷载标准值见表1。