8.2 风压高度变化系数

8.2.1 在大气边界层内，风速随离地面高度增加而增大。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300m～550m时，风速不再受地面粗糙度的影响，也即达到所谓“梯度风速”，该高度称之梯度风高度H_G。地面粗糙度等级低的地区，其梯度风高度比等级高的地区为低。
    风速剖面主要与地面粗糙度和风气候有关。根据气象观测和研究，不同的风气候和风结构对应的风速剖面是不同的。建筑结构要承受多种风气候条件下的风荷载的作用，从工程应用的角度出发，采用统一的风速剖面表达式是可行和合适的。因此规范在规定风剖面和统计各地基本风压时，对风的性质并不加以区分。主导我国设计风荷载的极端风气候为台风或冷锋风，在建筑结构关注的近地面范围，风速剖面基本符合指数律。自GBJ 9-87以来，本规范一直采用如下的指数律作为风速剖面的表达式：

    GBJ 9-87将地面粗糙度类别划分为海上、乡村和城市3类，GB 50009-2001修订时将地面粗糙度类别规定为海上、乡村、城市和大城市中心4类，指数分别取0.12、0.16、0.22和0.30，梯度高度分别取300m、350m、400m和450m，基本上适应了各类工程建设的需要。
    但随着国内城市发展，尤其是诸如北京、上海、广州等超大型城市群的发展，城市涵盖的范围越来越大，使得城市地貌下的大气边界层厚度与原来相比有显著增加。本次修订在保持划分4类粗糙度类别不变的情况下，适当提高了C、D两类粗糙度类别的梯度风高度，由400m和450m分别修改为450m和550m。B类风速剖面指数由0.16修改为0.15，适当降低了标准场地类别的平均风荷载。
    根据地面粗糙度指数及梯度风高度，即可得出风压高度变化系数如下：

    针对4类地貌，风压高度变化系数分别规定了各自的截断高度，对应A、B、C、D类分别取为5m、10m、15m和30m，即高度变化系数取值分别不小于1.09、1.00、0.65和0.51。
    在确定城区的地面粗糙度类别时，若无α的实测可按下述原则近似确定：
    1 以拟建房2km为半径的迎风半圆影响范围内的房屋高度和密集度来区分粗糙度类别，风向原则上应以该地区最大风的风向为准，但也可取其主导风；
    2 以半圆影响范围内建筑物的平均高度 来划分地面粗糙度类别，当 ≥18m，为D类，9m< <18m，为C类， ≤9m，为B类；
    3 影响范围内不同高度的面域可按下述原则确定，即每座建筑物向外延伸距离为其高度的面域内均为该高度，当不同高度的面域相交时，交叠部分的高度取大者；
    4 平均高度 取各面域面积为权数计算。
8.2.2 地形对风荷载的影响较为复杂。原规范参考加拿大、澳大利亚和英国的相关规范，以及欧洲钢结构协会ECCS的规定，针对较为简单的地形条件，给出了风压高度变化系数的修正系数，在计算时应注意公式的使用条件。更为复杂的情形可根据相关资料或专门研究取值。
    本次修订将山峰修正系数计算公式中的系数κ由3.2修改为2.2，原因是原规范规定的修正系数在z/H值较小的情况下，与日本、欧洲等国外规范相比偏大，修正结果偏于保守。