高層建筑風荷載計算是確保結構安全的關鍵步驟。通過計算結構風振系數來評估建筑物在風力作用下的穩定性。風振系數考慮了建筑物的形狀、尺寸及周圍環境因素對風荷載的影響。等效靜態風荷載的計算為簡化過程提供了方法，它通過將動態風荷載轉換為一個等效的靜態荷載，從而簡化了計算過程。慣性力的計算涉及分析建筑物及其構件的質量分布和運動情況，以計算由于風力引起的慣性力。這些計算方法共同作用，確保高層建筑能夠抵抗各種風力條件下的結構響應，保障人員安全和建筑穩定。

一、基于規范的計算方法

• 遵循相關標準
  • 風荷載的計算一般遵循國家相關標準，如《建筑結構荷載規范》(GB50009 - 2012)對風荷載的計算方法進行了詳細規定。計算時需要考慮建筑物的高度、形狀、風速等因素，采用不同的計算方法和系數進行綜合計算。
• 計算步驟
  1. 確定設計基本風速：根據所在地的氣象條件和地理位置確定。例如，基本風壓值$w_0$w0?系以當地比較空曠平坦地面上離地$10m$10m高統計所得的50年一遇$10min$10min平均最大風速$v_0$v0?為標準，按$w_0 = \frac{1}{2}\rho v_0^{2}$w0?=21?ρv02?確定的風壓值。對于特別重要或對風荷載比較敏感的高層建筑，其基本風壓值應按年重現期的風壓值采用。
  2. 考慮風場因素：要考慮建筑物所處的風場情況，包括地形、建筑物等因素。比如山地建筑應考慮地形條件的修正，對于山峰和山坡，修正系數應按相關公式計算；對于山間盆地、谷地等閉塞地形，修正系數可在$0.75 - 0.85$0.75?0.85選?。粚τ谂c風向一致的谷口、山口，修正系數可在$1.20 - 1.50$1.20?1.50選取。
  3. 確定結構體型系數
     • 對于普通的高層結構，結構體型系數一般按《建筑結構荷載規范》(GB50009 - 2012)表8.3.1和《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3 - 2010)第4.2.3條取包絡值。
     • 需要更細致進行風荷載計算的建筑可由風洞試驗確定。風洞試驗中各點的風壓系數的計算公式為$C_p=\frac{p - p_0}{\frac{1}{2}\rho v_0^{2}}$Cp?=21?ρv02?p?p0??（其中$C_p$Cp?為風壓系數，$p$p為測點壓力，$p_0$p0?為參考點靜壓，$\rho$ρ為空氣密度，$v_0$v0?為參考點風速），風載體型系數$\mu_{si}$μsi?與風壓系數$C_p$Cp?有關系$\mu_{si}=C_p\frac{h_i}{h_0}$μsi?=Cp?h0?hi??（其中$h_i$hi?為$i$i點的風壓高度變化系數，$h_0$h0?根據《建筑結構荷載規范》(GB50009 - 2012)8.2取值）。
  4. 計算結構風振系數
     • 對于普通的建筑結構，風振系數可按《建筑結構荷載規范》(GB50009 - 2012)式(8.4.3)計算。
     • 對平面形狀或立面形狀復雜，立面開洞或連體建筑的風振系數可按風洞試驗確定。時域法的步驟包括通過風洞試驗或模擬獲得結構表面風壓時程，利用有限元軟件對結構進行建模，將風壓荷載力時程$F_i$Fi?作用在表面節點上，然后進行時程計算分析，可得結構各個節點的位移時程響應，結構風振系數計算公式為$\beta = R_a/R_d$β=Ra?/Rd? 。

二、考慮風組成部分的計算方法

• 等效靜態風荷載計算
  • 慣性力計算：根據高頻動態天平試驗結果，求出高層建筑底部的平均風力（包含力矩和剪力）和脈動風力，在給出高層建筑結構參數的情況下，可以計算出位移和加速度響應，由共振加速度進一步求出慣性力。慣性力沿高度分布慣性力均方根$\sigma_{af}(z)$σaf?(z)表達式為與沿高度的質量$m(z)$m(z)和沿高度的加速度有關（具體公式根據實際結構參數確定），慣性力由振動產生，由加速度和質量決定。
  • 平均風力和脈動風力計算
    • 空氣來流沿高層建筑高度分布的風力可通過$F=\frac{1}{2}$