5.3 荷载和地震作用

5.3.2 风荷载计算采用现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定。对于主要承重结构，风荷载标准值的表达可有两种形式，其一为平均风压加上由脉动风引起的结构风振等效风压；另一种为平均风压乘以风振系数。由于结构的风振动计算中，往往是受力方向基本振型起主要作用，因而我国与大多数国家相同，采用后一种表达形式，即采用风振系数βz。风振系数综合考虑了结构在风荷载作用下的动力响应，其中包括风速随时间、空间的变异性和结构自身的动力特性等。
    基本风压ω0是根据全国各气象台站历年来的最大风速记录，统一换算为离地10m高、10min平均年最大风速(m/s)，根据该风速数据统计分析确定重现期为50年的最大风速，作为当地的基本风速ν0，再按贝努利公式确定基本风压。
    现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009将基本风压的重现期由以往的30年改为50年，在标准上与国外大部分国家取得一致。经修改后，各地的基本风压并不全是在原有的基础上提高10％，而是根据风速观测数据，进行统计分析后重新确定的。为了能适应不同的设计条件，风荷载计算时可采用与基本风压不同的重现期。
    风荷载随高度的变化由风压高度变化系数描述，其值应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009采用。对原规范的A、B两类，其有关参数保持不变；C类系指有密集建筑群的城市市区，其粗糙度指数系数由0.2提高到0.22，梯度风高度仍取400m；新增加的D类系指有密集建筑群且有大量高层建筑的大城市市区，其粗糙度指数系数取0.3，梯度风高度取450m。
    风荷载体型系数是指风荷载作用在幕墙表面上所引起的实际压力（或吸力）与来流风的速度压的比值，它描述的是建筑物表面在稳定风压作用下静态压力的分布规律，主要与建筑物的体型和尺度有关，也与周围环境和地面粗糙度有关。由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体动力学问题，对于不规则形状的固体，问题尤为复杂，无法给出理论上的结果，一般均应由试验确定。鉴于原型实测的方法对一般下程设计的不现实，目前只能采用相似原理，在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。
    风荷载在建筑物表面分布是不均匀的，在檐口附近、边角部位较大，根据风洞试验结果和国外的有关资料，在上述区域风吸力系数可取-1.8，其余墙面可考虑-1.0。由于围护结构有开启的可能，所以还应考虑室内压-0.2。所以，幕墙风荷载体型系数可分别按-2.0和-1.2采用。 
    阵风系数βgz是瞬时风压峰值与10min平均风压（基本风压ω0）的比值，取决于场地粗糙度类别和建筑物高度。在计算幕墙面板、横粱、立柱的承载力和变形时应考虑阵风系数βgz，以保证幕墙构件的安全。对于跨度较大的支承结构，其承载面积较大，阵风的瞬时作用影响相对较小；但由于跨度大、刚度小、自振周期相对较长，风力振动的影响成为主要因素，可通过风振系数βz加以考虑。风振动的影响一般随跨度加大而加大。最近国内对支承钢结构的风振系数βz进行了分析和试验研究，提出拉杆和拉索结构的风振系数βz为1.8～2.2。也有些研究建议，当索杆体系跨度为15m至40m时，风振系数取2.0～2.7。
    阵风影响和风振影响在幕墙结构中是同时存在的。一般来说，幕墙面板及其横粱和立柱由于跨度较小，阵风的影响比较大；而对张拉杆索体系和大跨度支承钢结构，风振动的影响较为敏感。由于目前的研究工作和实践经验还不多，对风荷载的动力作用尚不能给出确切的表达方法。因此，本规范仍然采用阵风系数的表达方式。阵风系数βgz的取值，除D类地面粗糙度、40m以下的情况外，多在1.4～2.0之间，大体上与目前大跨度钢结构风振系数的研究成果相接近，不会过大或过小地估计风荷载的动力作用影响。
    当有风洞试验数据或其他可靠的技术依据时，风荷载的动力影响可据此确定。
5.3.3 近年来，由于城市景观和建筑艺术的要求，建筑的平面形状和竖向体型日趋复杂，墙面线条、凹凸、开洞也采用较多，风荷载在这种复杂多变的墙面上的分布，往往与一般墙面有较大差别。这种墙面的风荷载体型系数难以统一给定。当主体结构通过风洞试验决定体型系数时，幕墙计算亦可采用该体型系数。
    对高度大于200m或体形、风荷载环境比较复杂的幕墙工程，风荷载取值宜更加准确，因此在没有可靠参照依据时，宜采用风洞试验确定其风荷载取值。高度200m的要求与现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002的要求一致。
5.3.4-5.3.5 常遇地震（大约50年一遇）作用下，幕墙的地震作用采用简化的等效静力方法计算，地震影响系数最大值按照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规定采用。
    由于玻璃面板是不容易发展成塑性变形的脆性材料，为使设防烈度下不产生破损伤人，考虑动力放大系数βE。按照《建筑抗震设计规范》GB50011的有关非结构构件的地震作用计算规定，玻璃幕墙结构的地震作用动力放大系数可表示为：     按照(5.2)式计算，幕墙结构地震作用动力放大系数βE约为5.0。
5.3.6 幕墙的支承结构，如横梁、立柱、桁架、张拉索杆等，其自身重力荷载产生的地震作用标准值，可参照本规范第5.3.4条和5.3.5条的原则进行计算。