2021年7月15日,住建部网站发布了13本全文强制规范,自2022年1月1日起实施。各本通用规范均为强制建设规范,全部条文必须严格执行。在《通规》颁布以后,对《门规》和《荷规》各自都有什么影响?两本规范在计算屋面围护结构风荷载标准值时又有什么区别?本文从以上问题出发,对两本规范屋面围护结构风荷载标准值进行分析,为工程提供参考。
注:《门刚》即《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》GB51022-2015,《荷规》即《建筑结构荷载规范》GB50009-2012,《通规》即《工程结构通用规范》GB55001-2021。
《门刚》 |
《荷规》 |
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计算屋面围护结构时风荷载标准值计算公式 |
wk=βμwμzw0 |
wk=βgzμs1μzw0 对比这两个公式,区别在于阵风系数和体型系数的选取两个方面。后面内容将分为两个方面介绍:1.阵风系数;2.μs |
β:系数。 (1) 《门刚》计算檩条、墙梁、屋面板和墙面板即其连接时,取1.5。计算围护结构时,脉动风相当于放大系数1.5来考虑。 (2) 《通规》4.6.5第2条,围护结构的风荷载放大系数应根据地形特征,脉动风特性和流场特征等因素确定,且不应小于。将公式计算得到β,见表1。 表1 系数β(根据《通规》公式计算) 由表1可见,通规计算所得β的均大于1.5,故当采用《门规》计算围护结构风荷载标准值时,应采用通规计算风荷载放大系数β。 |
βgz:高度Z处的阵风系数,围护结构通过对阵风系数的考虑来反映脉动风。表2为《荷规》计算所得的阵风系数βgz。 《通规》4.6.5第2条,围护结构的风荷载放大系数应根据地形特征,脉动风特性和流场特征等因素确定,且不应小于。 由于《通范》属于强条,因此我们在对围护结构风荷载计算时,必须按《通规》规定计算脉动风的增大系数,并综合考虑《荷规》的阵风系数,取最大值。 表2 阵风系数βgz(《荷规》表8.6.1摘录) 由表1和表2的对比可知:B类粗糙度下两者放大系数是相同的;A类粗糙度下,《通规》的放大系数较大;C,D粗糙度下《荷规》放大系数的取值比《通规》取值大。 |
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μw:风荷载系数 以常见的0°≤ θ ≤10°单跨双坡屋面封闭式房屋为例。表3、4为双坡屋面0°≤ θ ≤10°时,风荷载体型系数,用于围护结构和屋面板。 图1 双坡屋面和挑檐风荷载系数分区(0°≤ θ ≤10°) 注:a为计算围护结构构件时房屋边缘带宽度,取房屋最小水平尺寸的10%或0.4h之中较小值,但不得小于房屋最小尺寸的4%或1m。 表3 双坡屋面风荷载系数(风吸力) 表4 双坡屋面风荷载系数(风压力) 以双坡屋面风荷载系数(风吸力)为例,计算得到风荷载系数表5。 表5 风荷载系数(风吸力) 表6 风荷载系数(风压力) 注:A为有效风荷载面积(m2)。 图3 各区域下风荷载体型系数随受荷面积变化曲线 将表5及表8中的风荷载体型系数(风吸力)整理并绘制出图3。由于《荷规》中Ra、Rb、Rc区域与《门规》中角区,边区、中间区近似一致,故将其进行对比分析。对于角区(Ra)来说,当受荷面积<6.5m2时,《门规》的风荷载体型系数大于《荷规》,反之,《荷规》风荷载体型系数更大。对于边区(Rb)来说,《荷规》风荷载体型系数大于《门规》。对于中间区(Rc)来说,当受荷面积<8m2时,《荷规》风荷载体型系数大于《门规》,反之,《门规》风荷载体型系数更大。 |
μs1:风荷载局部体型系数 以封闭式矩形平面房屋的双坡屋面为例。 图2 封闭式矩形平面房屋的双坡屋面 风荷载系数分区 注:E应取2H和迎风宽度B中较小者 表7 封闭式矩形平面房屋的双坡屋面 风荷载局部体型系数 《荷规》8.3.4条,计算非直接承受风荷载的围护构件(如檩条等)风荷载时,局部体型系数μs1可按构件的从属面积折减,折减系数按下列规定采用: 1. 当从属面积不大于1m2时,折减系数取1.0; 2. 当从属面积大于或属于25m2时,对墙面的折减系数取0.8,对局部体型系数绝对值大于1.0的屋面区域折减系数取0.6,对其他屋面区域折减系数取1.0; 3. 当从属面积大于1m2小于25m2时,墙面和绝对值大于1.0的屋面体型系数可采用对数插值,即按下式计算局部体型系数: 《荷规》 8.3.5条,计算围护结构风荷载时,建筑物内部压力的局部体型系数可按下列规定采用: 1. 封闭式建筑物,按其外表面风压的正负情况取-0.2或0.2。 整理出坡度 α≤5°时封闭式矩形平面房屋的双坡屋面风荷载局部体型系数μs1见表8。 表8 风荷载局部体型系数μs1 各区风压力均为+0.2。 |
总结上述结论
1. 通规计算所得β的均大于1.5,故当采用《门规》计算围护结构风荷载标准值时,应采用通规计算风荷载放大系数β。
2. B类粗糙度下《门规》与《荷规》两者放大系数均相同的;A类粗糙度下,《通规》的放大系数较大;C,D粗糙度下《荷规》放大系数的取值比《通规》取值大。
3. 当地面粗糙度类别为B类,坡度α≤5°时封闭式矩形平面房屋的双坡屋面(风吸),对于角区(Ra)来说,当受荷面积<6.5㎡时,选取《门规》计算风荷载标准值更为不利,反之,选取《荷规》计算更为不利。对于边区(Rb)来说,选取《荷规》更为不利。对于中间区(Rc)来说,当受荷面积<8㎡时,选取《荷规》计算风荷载标准值更不利,反之,选取《门规》计算不利。
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知识点:钢结构屋面围护结构风荷载标准值
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钢结构工程
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