作用與荷載設(shè)計(jì)

會(huì)計(jì)學(xué)1作用與荷載設(shè)計(jì)土的凍脹力凍脹力的形成平均凍脹率凍脹力的分類(lèi)（按方向）汽車(chē)荷載引起的土側(cè)壓力形成的原因計(jì)算方法第1頁(yè)/共76頁(yè)3.2樓屋面活荷載內(nèi)容：樓、屋面均布活載屋面積灰荷載施工和檢修荷載欄桿水平荷載第2頁(yè)/共76頁(yè)一、樓面活荷載的取值原則

1.樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值雖然《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)對(duì)一般民用建筑和某些類(lèi)別的工業(yè)建筑有明確的樓面荷載取值規(guī)定，但設(shè)計(jì)中有時(shí)會(huì)遇到要求確定某種規(guī)范中未明確的樓面活荷載的情況，此時(shí)可按下列方法確定其標(biāo)準(zhǔn)值。

(1)對(duì)該種樓面活荷載的觀測(cè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)有足夠資料并能對(duì)其統(tǒng)計(jì)分布作出合理估計(jì)時(shí)，則在房屋設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期(50年)最大值的分布上，根據(jù)協(xié)定的百分位取其某分位值作為該種樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

(2)對(duì)不能取得充分資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的樓面活荷載，可根據(jù)已有的工程經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)分析判斷后，協(xié)定一個(gè)可能出現(xiàn)的最大值作為該類(lèi)樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值。

(3)對(duì)房屋內(nèi)部設(shè)施比較固定的情況，設(shè)計(jì)時(shí)可直接按給定布置圖式或按對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生最不利效應(yīng)的荷載布置圖式，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。

(4)對(duì)使用性質(zhì)類(lèi)同的房屋，如內(nèi)部配置的設(shè)施大致相同，一般可對(duì)其進(jìn)行合理分類(lèi)，在同一類(lèi)別的房屋中，選取各種可能的荷載布置圖式，經(jīng)分析研究后選出最不利的布置作為該類(lèi)房屋樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值的確定依據(jù)，采用等效均布荷載方法求出樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值。樓面和屋面活荷載第3頁(yè)/共76頁(yè)

2.樓面活荷載準(zhǔn)永久值對(duì)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)未明確的樓面活荷載準(zhǔn)永久值可按下列原則確定。

(1)按可變荷載準(zhǔn)永久值定義，由荷載任意時(shí)點(diǎn)分布上的中值確定。

(2)對(duì)有可能將可變荷載劃分為持久性和臨時(shí)性?xún)深?lèi)荷載時(shí)，可直接引用持久性荷載分布中的規(guī)定分位值為該活荷載的準(zhǔn)永久值。

(3)當(dāng)缺乏系統(tǒng)的觀測(cè)資料時(shí)，可根據(jù)樓面使用性質(zhì)的類(lèi)同性，參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)中給出的樓面活荷載準(zhǔn)永久值系數(shù)經(jīng)分析比較后確定。

樓面和屋面活荷載第4頁(yè)/共76頁(yè)

3.樓面活荷載頻遇值 對(duì)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)未明確的樓面活荷載頻遇值可按下列原則確定。

(1)按可變荷載準(zhǔn)頻遇值定義，可近似在荷載任意時(shí)點(diǎn)分布上取其超越概率為較小值的荷載值，該超越荷載值建議不大于10%。

(2)當(dāng)缺乏系統(tǒng)的觀測(cè)資料時(shí)，可根據(jù)樓面使用性質(zhì)的類(lèi)同性，參照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)中給出的樓面活荷載準(zhǔn)頻遇值系數(shù)經(jīng)分析比較后確定。

樓面和屋面活荷載第5頁(yè)/共76頁(yè)

4.樓面活荷載組合值可變荷載的組合值按其定義是指該荷載與主導(dǎo)荷載組合后取值的超越概率與該荷載單獨(dú)出現(xiàn)時(shí)取值的超越概率相一致的原則確定。在大量數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為對(duì)樓面活荷載的組合值一般情況可取0.7，此外為偏于保守又規(guī)定其取值不得小于頻遇值系數(shù)。

樓面和屋面活荷載第6頁(yè)/共76頁(yè)

5.樓面活荷載的動(dòng)力系數(shù)樓面在荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)來(lái)源于其作用的活動(dòng)狀態(tài)，大致可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是在正?；顒?dòng)下發(fā)生的樓面穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，例如機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行，車(chē)輛的行使，競(jìng)技運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上觀眾的持續(xù)歡騰、跳舞和走步等；另一類(lèi)是偶爾發(fā)生的樓面瞬態(tài)振動(dòng)，例如重物墜落、人自高處跳下等。前一種作用在結(jié)構(gòu)上可以是周期性的，也可以是非周期性的；后一種是沖擊荷載，引起振動(dòng)都將因結(jié)構(gòu)阻尼而消逝。樓面設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)一般結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)，可不經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析，而直接對(duì)樓面上的靜力荷載乘以動(dòng)力系數(shù)后，作為樓面活荷載，按靜力分析確定結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)。在很多情況下，由于荷載效應(yīng)中的動(dòng)力部分占比重不大，在設(shè)計(jì)中往往可以忽略，或直接包含在標(biāo)準(zhǔn)值的取值中。對(duì)沖擊荷載，由于影響比較明顯，在設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮。

樓面和屋面活荷載第7頁(yè)/共76頁(yè)二、民用建筑樓面均布活荷載

1.民用建筑樓面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值及組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)民用建筑樓面活荷載是指建筑物中的人群、家具、設(shè)施等產(chǎn)生的重力作用，這些荷載的量值隨時(shí)間發(fā)生變化，位置也是可移動(dòng)的，亦稱(chēng)可變荷載。樓面活荷載按其隨時(shí)間變異的特點(diǎn)，可分為持久性和臨時(shí)性?xún)刹糠?。持久性活載荷是指樓面上在某個(gè)時(shí)段內(nèi)基本保持不變的荷載，例如住宅內(nèi)的家具、物品、常住人員等，這些荷載在住戶(hù)搬遷入住后一般變化不大；臨時(shí)性活荷載是指樓面上偶爾出現(xiàn)的短期荷載，例如聚會(huì)的人群、裝修材料的堆積等。 樓面和屋面活荷載第8頁(yè)/共76頁(yè)

2.民用建筑樓面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值折減目前大多數(shù)國(guó)家均采用半經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法，根據(jù)荷載從屬面積的大小來(lái)考慮折減系數(shù)。1)國(guó)際通行做法在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO2103中，建議按下述不同情況對(duì)樓面均布荷載乘以折減系數(shù)。(1)在計(jì)算梁的樓面活荷載效應(yīng)時(shí)，公式為：①對(duì)住宅、辦公樓等房屋或其房間，公式為：

(A＞18m2)(3-1)②對(duì)公共建筑或其房間，公式為：

(A＞18m2)(3-2)式中，A為所計(jì)算梁的從屬面積，指向梁兩側(cè)各延伸1/2梁間距范圍內(nèi)的實(shí)際樓面面積。

(2)在計(jì)算多層房屋的柱、墻或基礎(chǔ)的樓面活荷載效應(yīng)時(shí)：①對(duì)住宅、辦公樓等房屋，公式為：

(3-3)②對(duì)公共建筑，公式為：

(3-4)式中，n為所計(jì)算截面以上樓層數(shù)，2。樓面和屋面活荷載第9頁(yè)/共76頁(yè)三、工業(yè)建筑樓面活荷載

1.工業(yè)建筑的樓面等效均布活荷載在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)附錄C中列出了金工車(chē)間、儀器儀表生產(chǎn)車(chē)間、半導(dǎo)體器件車(chē)間、棉紡織造車(chē)間、輪胎廠準(zhǔn)備車(chē)間和糧食加工車(chē)間等工業(yè)建筑樓面活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值，供設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)參照采用。

2.操作荷載及樓梯荷載工業(yè)建筑樓面(包括工作臺(tái))上無(wú)設(shè)備區(qū)域的操作荷載，包括操作人員、一般工具、零星原料和成品的自重，可按均布活荷載考慮，其標(biāo)準(zhǔn)一般采用2.0kN/m2。但堆積料較多的車(chē)間可取2.5kN/m2；此外有的車(chē)間由于生產(chǎn)的不均衡性，在某個(gè)時(shí)期的成品或半成品堆放特別嚴(yán)重，則操作荷載的標(biāo)準(zhǔn)值可根據(jù)實(shí)際情況確定，操作荷載在設(shè)備所占的樓面面積內(nèi)不予考慮。樓面和屋面活荷載第10頁(yè)/共76頁(yè)3.樓面等效均布活荷載的確定方法

(1)樓面、變形及裂縫的等值要求來(lái)確定等效均布活荷載。在一般情況下，可僅按控制截面內(nèi)力的等值原則確定。

(2)由于實(shí)際工程中生產(chǎn)、檢修、安裝工藝以及結(jié)構(gòu)布置的不同，樓面活荷載差別可能較大，此情況下應(yīng)劃分區(qū)域，分別確定各區(qū)域的等效均布活荷載。

(3)連續(xù)梁、板的等效均布荷載，可按單跨簡(jiǎn)支梁、簡(jiǎn)支板計(jì)算，但在計(jì)算梁、板的實(shí)際內(nèi)力時(shí)仍按連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可考慮梁、板塑性?xún)?nèi)力重分布，并按彈性階段分析內(nèi)力確定等效均布活荷載。

(4)板面等效均布荷載按板內(nèi)分布彎矩等效的原則確定，即簡(jiǎn)支板在實(shí)際的局部荷載作用下引起的絕對(duì)最大彎矩，應(yīng)等于該簡(jiǎn)支板在等效均布荷載作用下引起的絕對(duì)最大彎矩。單向板上局部荷載的等效均布活荷載，可按下式計(jì)算：

(5)計(jì)算板面等效均布荷載時(shí)，還必須明確擱置于樓面上的工藝設(shè)備局部荷載的實(shí)際作用面尺寸，作用面一般按矩形考慮，并假定荷載按45°擴(kuò)散線(xiàn)傳遞，這樣可以方便地確定荷載擴(kuò)散到板中性層處的計(jì)算寬度，從而確定單向板上局部荷載的有效分布寬度。 樓面和屋面活荷載第11頁(yè)/共76頁(yè)四、屋面活荷載和屋面積灰荷載

1.屋面均布活荷載工業(yè)及民用房屋的屋面，其水平投影面上屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù)按表3-10采用。

樓面和屋面活荷載項(xiàng)次類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)值/(kN/m2)組合值系數(shù)ψc頻遇值系數(shù)ψf準(zhǔn)永久值系數(shù)ψql不上人的屋面0.50.70.50.02上人的屋面2.00.70.50.43屋頂花園3.00.70.60.5屋面均布活荷載注：①不上人的屋面，當(dāng)施工或維修荷載較大時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況采用；對(duì)不同結(jié)構(gòu)應(yīng)按有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，將標(biāo)準(zhǔn)值作0.2kN/m2的增減。②上人的屋面，當(dāng)兼作其他用途時(shí)，應(yīng)按相應(yīng)樓面活荷載采用。③對(duì)于因屋面排水不暢、堵塞等引起的積水荷載，應(yīng)采取構(gòu)造措施加以防止；必要時(shí)，應(yīng)按積水的可能深度確定屋面活荷載。④屋頂花園活荷載不包括花圃土石等材料自重。第12頁(yè)/共76頁(yè)

設(shè)計(jì)時(shí)注意屋面活荷載不應(yīng)與雪荷載同時(shí)考慮，此外該活荷載是屋面的水平投影面上的荷載。由于我國(guó)大多數(shù)地區(qū)的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值小于屋面均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，因此在屋面結(jié)構(gòu)和構(gòu)件計(jì)算時(shí)，往往是屋面均布活荷載對(duì)設(shè)計(jì)起控制作用。高檔賓館、大型醫(yī)院等建筑的屋面有時(shí)還設(shè)有直升機(jī)停機(jī)坪，直升機(jī)總重引起的局部荷載可按直升機(jī)的實(shí)際最大起飛重量并考慮動(dòng)力系數(shù)確定，同時(shí)其等效均布荷載不低于5.0kN/m2。當(dāng)沒(méi)有機(jī)型技術(shù)資料時(shí)，一般可依據(jù)輕、中、重3種類(lèi)型的不同要求，按表2-12規(guī)定選用局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值及作用面積。直升機(jī)的局部荷載及作用面積樓面和屋面活荷載注：荷載的組合值系數(shù)應(yīng)取0.7，頻遇值系數(shù)應(yīng)取0.6，準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)取0。類(lèi)型最大起飛重量/t局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值/kN作用面積/m2輕型2200.20×0.20中型4400.25×0.25重型6600.30×0.30第13頁(yè)/共76頁(yè)

2.屋面積灰荷載

(1)機(jī)械、冶金、水泥等行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中有大量排灰產(chǎn)生，易于在廠房及其鄰近建筑屋面堆積，形成積灰荷載。影響積灰厚度的主要因素有除塵裝置的使用、清灰制度的執(zhí)行、風(fēng)向和風(fēng)速、煙囪高度、屋面坡度和屋面擋風(fēng)板等。當(dāng)工廠設(shè)有一定除塵設(shè)施，且能堅(jiān)持正常清灰的前提下，屋面水平投影面上的積灰荷載應(yīng)按表2-13采用。

(2)對(duì)于屋面上易形成灰堆處，當(dāng)設(shè)計(jì)屋面板、檁條時(shí)，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值可乘以下列規(guī)定的增大系數(shù)：①在高低跨處兩倍于屋面高差但不大于6.0m的分布寬度內(nèi)(圖3.15)取2.0。②在天溝處不大于3.0m的分布寬度內(nèi)(圖3.16)取1.4。表3-11屋面積灰荷載樓面和屋面活荷載項(xiàng)次類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)值/(kN/m2)組合值系數(shù)ψc頻遇值系數(shù)ψf準(zhǔn)永久值系數(shù)ψq屋面無(wú)擋風(fēng)板屋面有擋風(fēng)板擋風(fēng)板內(nèi)擋風(fēng)板外1機(jī)械廠鑄造車(chē)間(沖天爐)0.500.750.300.90.90.82煉鋼車(chē)間(氧氣轉(zhuǎn)爐)-0.750.303錳、鉻鐵合金車(chē)間0.751.000.304硅、鎢鐵合金車(chē)間0.300.500.305燒結(jié)室、一次混合室0.501.000.206燒結(jié)廠通廊及其他車(chē)間0.30--7水泥廠有灰源車(chē)間、窯房、磨房、聯(lián)合儲(chǔ)庫(kù)、烘干房、破碎房)1.00--8水泥廠無(wú)灰源車(chē)間(空氣壓縮機(jī)站、機(jī)修間、材料庫(kù)、配電站)0.50--第14頁(yè)/共76頁(yè)

對(duì)有雪地區(qū)，積灰荷載應(yīng)與雪荷載一道考慮；雨季的積灰吸水后重度增加，可通過(guò)不上人屋面的活荷載來(lái)補(bǔ)償。因此，積灰荷載應(yīng)與雪荷載或不上人的屋面均布活荷載兩者中的較大值同時(shí)考慮。

【例2.3】要求確定某水泥廠的機(jī)修車(chē)間天溝處的鋼筋混凝土大型屋面板的屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值。解：查表3-10，該車(chē)間屬水泥廠無(wú)灰源的車(chē)間且屋面坡度a<25°，因此，其屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值為0.5kN/m2，但根據(jù)規(guī)定天溝處的屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以增大系數(shù)1.4，故該處的屋面積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值qak。

樓面和屋面活荷載第15頁(yè)/共76頁(yè)五施工、檢修荷載及欄桿水平荷載

1.施工和檢修荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預(yù)制小梁時(shí)，除了考慮屋面均布活荷載外，還應(yīng)按下列施工、檢修集中荷載(人和工具自重)標(biāo)準(zhǔn)值出現(xiàn)在最不利位置上進(jìn)行驗(yàn)算。

(1)屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐和預(yù)制小梁，施工或檢修集中荷載應(yīng)取1.0kN，并應(yīng)作用在最不利位置處進(jìn)行驗(yàn)算。

(2)計(jì)算挑檐、雨篷承載力時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔1.0m取一個(gè)集中荷載；在驗(yàn)算挑檐、雨篷傾覆時(shí)，應(yīng)沿板寬每隔2.5～3.0m取一個(gè)集中荷載，集中荷載的位置作用于挑檐、雨篷端部(圖2.15)。

(3)對(duì)于輕型構(gòu)件或較寬構(gòu)件，當(dāng)施工荷載超過(guò)上述荷載時(shí)，應(yīng)按實(shí)際情況驗(yàn)算，或采用加墊板、支撐等臨時(shí)設(shè)計(jì)承受。

2.欄桿水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)樓梯、看臺(tái)、陽(yáng)臺(tái)和上人屋面等的欄桿時(shí)，考慮到人群擁擠可能會(huì)對(duì)欄桿產(chǎn)生側(cè)向推力，應(yīng)在欄桿頂部作用水平荷載進(jìn)行驗(yàn)算(圖3.20)。欄桿水平荷載的取值與人群活動(dòng)密集程度有關(guān)，可按下列規(guī)定采用。

樓面和屋面活荷載第16頁(yè)/共76頁(yè)樓面和屋面活荷載(2)傾覆點(diǎn)至墻外邊緣的距離。雨篷傾覆時(shí)，參照《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50003—2001)第7.4.2條關(guān)于挑梁傾覆點(diǎn)的規(guī)定，由于雨篷板支于雨篷梁上，即埋入墻深度為雨篷梁的寬度，其值小于2.2倍的梁高，因此，計(jì)算傾覆點(diǎn)離墻外邊緣的距離應(yīng)為0.13倍的雨篷梁寬度，即：

(3)傾覆彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。由施工荷載或檢修荷載產(chǎn)生的傾覆彎矩標(biāo)準(zhǔn)值為：

第17頁(yè)/共76頁(yè)樓面和屋面活荷載(1)住宅、宿舍、辦公樓、旅館、醫(yī)院、托兒所、幼兒園，欄桿水平荷載應(yīng)取0.5kN/m；

(2)學(xué)校、食堂、劇場(chǎng)、電影院、車(chē)站、禮堂、展覽館或體育場(chǎng)，應(yīng)取1.0kN/m。

(3)當(dāng)確定欄桿構(gòu)件的荷載準(zhǔn)永久組合設(shè)計(jì)值時(shí)，可不考慮欄桿的水平荷載。

【例2.4】驗(yàn)算某食堂的支承于梁上的寬度為2.72m，挑出1.1m的雨篷由于施工及檢修集中荷載產(chǎn)生的傾覆彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。解：(1)傾覆荷載。雨篷總寬度為2.72m。按規(guī)定驗(yàn)算傾覆時(shí)，沿板寬每隔2.5m～3m考慮一個(gè)集中荷載，故本例情況只考慮一個(gè)集中荷載，其作用的最不利位置在板端，其值取1.0kN。第18頁(yè)/共76頁(yè)思考題1.土的自重應(yīng)力計(jì)算可以分幾種情況，如何確定？2.屋面活荷載都應(yīng)考慮哪些內(nèi)容，如何計(jì)算？3.如何確定橋面上的荷載？4.吊車(chē)荷載應(yīng)考慮哪些方面，如何計(jì)算？5.樓面活荷載如何取值，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？第19頁(yè)/共76頁(yè)一、吊車(chē)工作制等級(jí)與工作級(jí)別按吊車(chē)在使用期內(nèi)要求的總工作循環(huán)次數(shù)分成10個(gè)利用登級(jí)，又按吊車(chē)荷載達(dá)到其額定值的頻繁程度分成4個(gè)載荷狀態(tài)(輕、中、重、特重)。根據(jù)要求的利用等級(jí)和荷載狀態(tài)，確定調(diào)查的工作級(jí)別，共分8個(gè)級(jí)別作為吊車(chē)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)在吊車(chē)荷載的規(guī)定中也相應(yīng)采用按工作級(jí)別劃分，現(xiàn)在采用的工作級(jí)別與以往采用的工作制等級(jí)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表所示。表吊車(chē)的工作制等級(jí)與工作級(jí)別的對(duì)應(yīng)關(guān)系吊車(chē)荷載工作制等級(jí)輕級(jí)中級(jí)重級(jí)超重級(jí)工作級(jí)別A1～A3A4，A5A6，A7A8第20頁(yè)/共76頁(yè)二、吊車(chē)豎向荷載和水平荷載

1.吊車(chē)豎向荷載標(biāo)準(zhǔn)值最小輪壓則往往需由設(shè)計(jì)者自行計(jì)算，其計(jì)算公式如下。(1)對(duì)每端有兩個(gè)車(chē)輪的吊車(chē)(如電動(dòng)單梁起重機(jī)、起重量不大于50t的普通電動(dòng)吊鉤橋式起重機(jī)等)，其最小輪壓為：

(3-15)(2)對(duì)每端有4個(gè)車(chē)輪的吊車(chē)(如起重量超過(guò)50t的普通電動(dòng)吊鉤橋式起重機(jī)等)，其最小輪壓為：

式中，——吊車(chē)的最小輪壓(kN)；

——吊車(chē)的最大輪壓(kN)；

G——吊車(chē)的總重量(t)；

Q——吊車(chē)的額定起重量(t)；

g——重力加速度，取等于9.81m/s2。吊車(chē)荷載第21頁(yè)/共76頁(yè)2.吊車(chē)豎向荷載的動(dòng)力系數(shù)當(dāng)計(jì)算吊車(chē)梁及其連續(xù)的強(qiáng)度時(shí)，吊車(chē)豎向荷載應(yīng)乘以動(dòng)力系數(shù)。動(dòng)力系數(shù)可按表3-15取用。表3-15吊車(chē)豎向荷載的動(dòng)力系數(shù)

吊車(chē)荷載懸掛吊車(chē)、電動(dòng)葫蘆、工作級(jí)別為A1～A5的吊車(chē)工作級(jí)別為A6～A8的軟鉤吊車(chē)、硬鉤吊車(chē)、其他特種吊車(chē)1.051.10第22頁(yè)/共76頁(yè)3.吊車(chē)水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值吊車(chē)水平荷載有縱向和橫向兩種。

1)吊車(chē)縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值吊車(chē)縱向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按作用在吊車(chē)一端軌道上所有剎車(chē)輪的最大輪壓之和的10%采用。該項(xiàng)荷載的作用點(diǎn)位于剎車(chē)輪與軌道的接觸點(diǎn)，其方向與軌道方向一致。

2)吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算：

(3-20)

式中，H——吊車(chē)橫向水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

——系數(shù)，對(duì)軟鉤吊車(chē)：當(dāng)額定起重量不大于10t時(shí)，應(yīng)取0.12；當(dāng)額定起重量為16～50t時(shí)，應(yīng)取0.10；當(dāng)額定起重量不小于75t時(shí)，應(yīng)取0.08；對(duì)硬鉤吊車(chē)：應(yīng)取0.20；

Q——吊車(chē)的額定起重質(zhì)量；

G1——橫行小車(chē)質(zhì)量。吊車(chē)橫向水平荷載應(yīng)等分于吊車(chē)橋架的兩端，分別由軌道上的車(chē)輪平均傳至軌道，其方向與軌道垂直，并考慮正反方向剎車(chē)情況。

吊車(chē)荷載第23頁(yè)/共76頁(yè)4.多臺(tái)吊車(chē)的組合對(duì)于多層吊車(chē)的單跨或多跨廠房的每個(gè)排架，參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)應(yīng)按實(shí)際情況考慮；當(dāng)有特殊情況時(shí)，參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)也應(yīng)按實(shí)際情況考慮。計(jì)算排架考慮多臺(tái)吊車(chē)水平荷載時(shí)，對(duì)單跨或多跨的每個(gè)排架，參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)不應(yīng)多于兩臺(tái)。按照以上組合方法，吊車(chē)荷載不論是由兩臺(tái)還是由4臺(tái)吊車(chē)引起，都按照各臺(tái)吊車(chē)同時(shí)處于最不利位置，且同時(shí)滿(mǎn)載的極端情況考慮，實(shí)際上這種最不利情況出現(xiàn)的概率是極小的。從概率觀點(diǎn)來(lái)看，可將多臺(tái)吊車(chē)共同作用時(shí)的吊車(chē)荷載效應(yīng)組合予以折減。在實(shí)測(cè)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，可得到多臺(tái)吊車(chē)的荷載折減系數(shù) 表3-17多臺(tái)吊車(chē)荷載折減系數(shù)吊車(chē)荷載參與組合的吊車(chē)臺(tái)數(shù)吊車(chē)工作級(jí)別A1～A5A6～A820.900.9530.850.9040.800.85第24頁(yè)/共76頁(yè)5.吊車(chē)荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值系數(shù)吊車(chē)起吊重物處于工作狀態(tài)時(shí)，一般很少持續(xù)地停留在某一個(gè)位置上，所以在正常條件下，吊車(chē)荷載作用的時(shí)間是短暫的，所以設(shè)計(jì)廠房排架時(shí)，在荷載準(zhǔn)永久組合中不考慮吊車(chē)荷載。但在吊車(chē)梁按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，可采用吊車(chē)荷載的準(zhǔn)永久值計(jì)算吊車(chē)梁的長(zhǎng)期荷載效應(yīng)。吊車(chē)荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值系數(shù)可按表3-18中的規(guī)定采用

表3-18吊車(chē)荷載的組合值、頻遇值及準(zhǔn)永久值系數(shù)吊車(chē)荷載吊車(chē)工作級(jí)別組合值系數(shù)ψc頻遇值系數(shù)ψF準(zhǔn)永久值系數(shù)ψQ軟鉤吊車(chē)工作級(jí)別Al～A30.70.60.5工作級(jí)別A4、A50.70.70.6工作級(jí)別A6、A70.70.70.7工作級(jí)別A80.950.950.95硬鉤吊車(chē)0.950.950.95第25頁(yè)/共76頁(yè)一、基本雪壓

1.基本雪壓的取值原則根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)(站)觀察并收集的每年最大雪壓，經(jīng)統(tǒng)計(jì)得出的50年一遇的最大雪壓(重現(xiàn)期為50年的最大雪壓)，即為當(dāng)?shù)氐幕狙骸Ｔ诖_定雪壓時(shí)，觀察并收集雪壓的場(chǎng)地應(yīng)符合下列要求。

(1)觀察場(chǎng)地周?chē)牡匦螢榭諘缙教埂?/p>

(2)積雪的分布保持均勻。

(3)設(shè)計(jì)項(xiàng)目地點(diǎn)應(yīng)在觀察場(chǎng)地的范圍內(nèi)，或它們具有相同的地形。雪壓是指單位水平面積上的雪重，決定雪壓值大小的是積雪深度與積雪密度，因此年最大雪壓S(kN/m2)可按下式確定：

(3-23)式中，h——年最大積雪深度，指從積雪表面到地面的垂直深度(m)。以每年7月份至次年6月份間的最大積雪深度確定；

——積雪密度(t/m3)；

——重力加速度(9.81m/s2)。

雪荷載第26頁(yè)/共76頁(yè)

為了滿(mǎn)足實(shí)際工程中某些情況下需要的不是重現(xiàn)期為50年的雪壓數(shù)據(jù)要求，在《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)附錄D中對(duì)部分城市給出重現(xiàn)期為10年、50年和100年的雪壓數(shù)據(jù)。已知重現(xiàn)期為10年及100年的雪壓時(shí)，求當(dāng)重現(xiàn)期為R年時(shí)的相應(yīng)雪壓值時(shí)可按下式確定：

(3-24)式中，——重現(xiàn)期為R年的雪壓值(kN/m2)；

——重現(xiàn)期10年的雪壓值(kN/m2)；

——重現(xiàn)期為100年的雪壓值(kN/m2)。

雪荷載第27頁(yè)/共76頁(yè)

2.我國(guó)基本雪壓的分布特點(diǎn)

(1)新疆北部是我國(guó)突出的雪壓高值區(qū)。

(2)東北地區(qū)由于氣旋活動(dòng)頻繁，并有山脈對(duì)氣流起抬升作用，冬季多降雪天氣，同時(shí)氣溫低，更有利于積雪。

(3)長(zhǎng)江中下游及淮河流域是我國(guó)稍南地區(qū)的一個(gè)雪壓高值區(qū)。

(4)川西、滇北山區(qū)的雪壓也較高。該地區(qū)海拔高，氣溫低，濕度大，降雪較多而不易融化。但該地區(qū)的河谷內(nèi)，由于落差大，高度相對(duì)較低，氣溫相對(duì)較高，積雪不多。

(5)華北及西北大部地區(qū)，冬季溫度雖低，但空氣干燥。水汽不足，降雪量較少，雪壓一般為0.2～0.3kN/m2。西北干旱地區(qū)，雪壓在0.2kN/m2以下。

(6)南嶺、武夷山脈以南，冬季氣溫高，很少降雪，基本無(wú)積雪。

雪荷載第28頁(yè)/共76頁(yè)二、雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值、組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù)

1.雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值屋面水平投影面上的雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)按下式計(jì)算：

(3-25)

式中，——雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；

——屋面積雪分布系數(shù)；

——基本雪壓(kN/m2)。

雪荷載第29頁(yè)/共76頁(yè)

2.雪荷載的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)及準(zhǔn)永久值系數(shù)雪荷載的組合值系數(shù)可取0.7；雪荷載的頻遇值系數(shù)可取0.6；雪荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按分區(qū)圖(附圖2)中的Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的分區(qū)，分別取0.5、0.2、0；對(duì)部分城市的準(zhǔn)永久系數(shù)分區(qū)也可按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)附錄D的規(guī)定查出。

雪荷載第30頁(yè)/共76頁(yè)三、屋面積雪分布系數(shù)

1.風(fēng)對(duì)屋面積雪的影響下雪過(guò)程中，風(fēng)會(huì)把部分將要飄落或者已經(jīng)飄積在屋面上的雪吹積到附近地面或鄰近較低的物體上，這種影響稱(chēng)為風(fēng)對(duì)雪的飄積作用。對(duì)于高低跨屋面或帶天窗屋面，由于風(fēng)對(duì)雪的飄積作用，會(huì)將較高屋面上的雪吹落在較低屋面上，在低屋面處形成局部較大飄積雪荷載。有時(shí)這種積雪非常嚴(yán)重，最大可出現(xiàn)3倍于地面積雪的情況。低屋面上這種飄積雪大小及其分布情況與高低屋面上的高差有關(guān)。由于高低跨屋面交接處存在風(fēng)渦作用，積雪多按曲線(xiàn)分布堆積。對(duì)于多跨屋面，屋谷附近區(qū)域的積雪比屋脊區(qū)大，其原因之一是風(fēng)作用下的雪飄積，屋脊處的部分積雪被風(fēng)吹落到屋谷附近，飄積雪在天溝處堆積較厚。

雪荷載

第31頁(yè)/共76頁(yè)2.屋面坡度對(duì)積雪的影響屋面雪荷載分布與屋面坡度密切相關(guān)，一般隨坡度的增加而減小，主要原因是風(fēng)的作用和雪滑移所致。

《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)規(guī)定對(duì)不同類(lèi)別的屋面，其屋面積雪分布系數(shù)(屋面荷載與地面荷載之比)按表3-20采用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮積雪分布的原則：屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況采用；屋架或拱、殼可分別按積雪全跨均勻分布情況、不均勻分布情況和半跨的均勻分布的情況采用；框架和柱可按積雪全跨均勻分布情況采用。

雪荷載第32頁(yè)/共76頁(yè)3.5風(fēng)荷載內(nèi)容提要第一小節(jié)風(fēng)的有關(guān)知識(shí)

第二小節(jié)風(fēng)壓

第三小節(jié)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念

第四小節(jié)順風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)

第五小節(jié)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)

第33頁(yè)/共76頁(yè)第一節(jié)風(fēng)的有關(guān)知識(shí)

赤道和低緯度地區(qū)：受熱量較多，氣溫高，空氣密度小、氣壓小,且大氣因加熱膨脹，由表面向高空上升極地和高緯度地區(qū)：受熱量較少，氣溫低，空氣密度大、氣壓大，且大氣因冷卻收縮由高空向地表上升一、風(fēng)的形成--

空氣從氣壓大的地方向氣壓小的地方流動(dòng)而形成

地表上存在氣壓差或壓力梯度北極赤道大氣熱力學(xué)環(huán)流模型第34頁(yè)/共76頁(yè)二、兩類(lèi)性質(zhì)的大風(fēng)1、臺(tái)風(fēng)弱的熱帶氣旋性渦旋輻合氣流將大量暖濕空氣帶到渦旋內(nèi)部形成暖心（渦旋內(nèi)部空氣密度減小，下部海面氣壓下降）低渦增強(qiáng)輻合加強(qiáng)。。。。。（循環(huán)）臺(tái)風(fēng)(typoon)臺(tái)風(fēng)名字第35頁(yè)/共76頁(yè)第36頁(yè)/共76頁(yè)第37頁(yè)/共76頁(yè)第38頁(yè)/共76頁(yè)第39頁(yè)/共76頁(yè)2、季風(fēng)(seasonwind)冬季:大陸溫度低、氣壓高；相鄰海洋溫度比大陸高、氣壓低

風(fēng)從大陸吹向海洋夏季:大陸溫度高、氣壓低；相鄰海洋溫度比大陸低、氣壓高

風(fēng)從海洋吹向大陸三、風(fēng)級(jí)（根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海洋物體影響程度）

13個(gè)等級(jí)（0級(jí)12級(jí)）（P37，表4-1）

0級(jí)1級(jí)2級(jí)3級(jí)4級(jí)5級(jí)6級(jí)7級(jí)8級(jí)9級(jí)10級(jí)11級(jí)12級(jí)靜風(fēng)軟風(fēng)輕風(fēng)微風(fēng)和風(fēng)清勁風(fēng)強(qiáng)風(fēng)疾風(fēng)大風(fēng)烈風(fēng)狂風(fēng)暴風(fēng)颶風(fēng)第40頁(yè)/共76頁(yè)第二節(jié)風(fēng)壓1、風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系建筑物小股氣流流向高壓氣幕壓力線(xiàn)w=v2/2dlw1dA(w1+dw1)dA風(fēng)壓的形成第41頁(yè)/共76頁(yè)邊界條件：

第42頁(yè)/共76頁(yè)2、基本風(fēng)壓w0

按規(guī)定的地貌、高度、時(shí)距等量測(cè)的風(fēng)速所確定的風(fēng)壓

地貌（地面粗糙度）空曠平坦地貌

高度

10米高為標(biāo)準(zhǔn)高度

公稱(chēng)風(fēng)速時(shí)距

=10min

最大風(fēng)速的樣本時(shí)間一年

基本風(fēng)速的重現(xiàn)期T0

基本風(fēng)速出現(xiàn)一次所需要的時(shí)間第43頁(yè)/共76頁(yè)每年不超過(guò)基本風(fēng)壓的概率或保證率p0=1-1/T0（圖中影形面積）

GB50009-2001規(guī)定：以當(dāng)?shù)乇容^空曠平坦地面上離地10m高統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10min內(nèi)最大風(fēng)速v0為標(biāo)準(zhǔn)，按w

0=v02/1600確定。最大風(fēng)速

--隨機(jī)變量年最大風(fēng)速p基本風(fēng)速面積p0=1-1/T0年平均最大風(fēng)速年最大風(fēng)速概率密度分布第44頁(yè)/共76頁(yè)第三節(jié)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)計(jì)算的幾個(gè)重要概念

PL

截面風(fēng)速

BPMPD

流經(jīng)任意截面物體所產(chǎn)生的力

結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力順風(fēng)向力→PD、橫風(fēng)向力→PL

、扭力矩→PM

結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)~由風(fēng)力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)位移、速度、加速度響應(yīng)、扭轉(zhuǎn)響應(yīng)一、結(jié)構(gòu)的風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)第45頁(yè)/共76頁(yè)二、順風(fēng)向平均風(fēng)與脈動(dòng)風(fēng)

順風(fēng)向風(fēng)速時(shí)程曲線(xiàn)平均風(fēng)→忽略其對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力影響→等效為靜力作用（∵風(fēng)的長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)的自振周期）

脈動(dòng)風(fēng)→引起結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)（∵風(fēng)的短周期接近結(jié)構(gòu)自振周期）

順風(fēng)向的風(fēng)效應(yīng)：平均風(fēng)效應(yīng)、脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)脈動(dòng)風(fēng)速vf—短周期成分，周期一般只有幾秒鐘vf

v(t)t第46頁(yè)/共76頁(yè)一、順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)1、風(fēng)載體型系數(shù)（s）

氣流未被房屋干擾前的流速v0，壓力p0

房屋表面某點(diǎn)的流速v，壓力p

伯努里方程：p0+v02/2=p+v2/2

w=p-p0=(1-v2/v02)

v02/2=sw0s=1-v2/v02

—風(fēng)載體型系數(shù)，即風(fēng)作用于建筑物上所引起的實(shí)際壓力（或吸力）與來(lái)流風(fēng)的速度壓的比值,w/w0=s。主要與建筑物的體型和尺度有關(guān)，也與周?chē)h(huán)境和地面粗糙度有關(guān)描述建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力的分布規(guī)律。第47頁(yè)/共76頁(yè)風(fēng)載體型系數(shù)s一般采用相似原理，在邊界層風(fēng)洞內(nèi)對(duì)擬建的建筑物模型進(jìn)行試驗(yàn)確定?！兑?guī)范》GB50009-2001表7.3.1給出了38項(xiàng)不同類(lèi)型的建筑物和各類(lèi)結(jié)構(gòu)體型及其體型系數(shù)房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類(lèi)同時(shí)，可按表規(guī)定取用；房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類(lèi)不同時(shí)，可參考有關(guān)資料采用；房屋和構(gòu)筑物與表中的體型類(lèi)不同且無(wú)參考資料可借鑒時(shí)，宜由風(fēng)洞試驗(yàn)確定；對(duì)重要且體型復(fù)雜的房屋和構(gòu)筑物，應(yīng)由風(fēng)洞試驗(yàn)確定。第48頁(yè)/共76頁(yè)風(fēng)洞試驗(yàn)--在風(fēng)洞中建筑物能實(shí)現(xiàn)大氣邊界層范圍內(nèi)風(fēng)的平均風(fēng)剖面、紊流和自然流動(dòng)，即要求能模擬風(fēng)速隨高度的變化

大氣紊流縱向分量--建筑物長(zhǎng)度尺寸具有相同的相似常數(shù)建筑物的風(fēng)洞尺寸：寬24m、高23m，長(zhǎng)530m

模擬風(fēng)剖面--要求模型與原形的環(huán)境風(fēng)速梯度、紊流強(qiáng)度和紊流頻譜在幾何上和運(yùn)動(dòng)上都相似風(fēng)洞試驗(yàn)：委托風(fēng)工程專(zhuān)家和專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)人員費(fèi)用較高（國(guó)外應(yīng)用較普遍、國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少）風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ头诸?lèi)（1）剛性壓力模型--主要量測(cè)建筑物表面的風(fēng)壓力（吸力）建筑模型材料：采用有機(jī)玻璃建筑模型比例：約1：3001：500

建筑模型本身、周?chē)Y(jié)構(gòu)模型以及地形都應(yīng)與實(shí)物幾何相似，與風(fēng)流動(dòng)有明顯關(guān)系的特征（建筑外形、突出部分等）都應(yīng)正確模擬。風(fēng)洞試驗(yàn)得到結(jié)構(gòu)的平均壓力、波動(dòng)壓力、體型系數(shù)。風(fēng)洞試驗(yàn)一次需持續(xù)60s左右，相應(yīng)實(shí)際時(shí)間1h第49頁(yè)/共76頁(yè)（2）氣動(dòng)彈性模型對(duì)高寬比大于5，需要考慮舒適度的高柔建筑時(shí)采用精確地考慮結(jié)構(gòu)的柔性和自振頻率、阻尼的影響。要求模擬幾何尺寸、建筑物的慣性矩、剛度和阻尼特性。（3）剛性高頻力平衡模型模型尺寸較小，1：500量級(jí)將一個(gè)輕質(zhì)材料的模型固定在高頻反應(yīng)的力平衡系統(tǒng)上，可得到風(fēng)產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)。模擬結(jié)構(gòu)剛度或高頻力平衡系統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)剛度的基座桿長(zhǎng)約150mm的矩形鋼棒與一組很薄的鋼棒組合，可測(cè)傾覆力矩和扭矩等第50頁(yè)/共76頁(yè)

150300600s-0.60+0.8風(fēng)載體型系數(shù)s【例1】封閉式雙坡屋面【例2】封閉式房屋和構(gòu)筑物(正多邊形)+0.8-0.5-0.5s+0.8-0.5-0.7-0.7注：中間值按插入法計(jì)算+0.8-0.5-0.7-0.7第51頁(yè)/共76頁(yè)？當(dāng)建筑群，尤其是高層建筑群，房屋相互間距較近時(shí)，由于旋渦的相互干擾，房屋某些部位的局部風(fēng)壓會(huì)顯著增大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以考慮?！兑?guī)范》GB50009規(guī)定：將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)s乘以相互干擾系數(shù)(可參考類(lèi)似條件的試驗(yàn)資料確定；必要時(shí)宜通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)得出)以考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng)。？風(fēng)力作用在高層建筑表面，其壓力分布很不均勻，在角隅、檐口、邊棱處和在附屬結(jié)構(gòu)的部位（陽(yáng)臺(tái)、雨篷等外挑構(gòu)件），局部風(fēng)壓會(huì)超過(guò)按表所得的平均風(fēng)壓《規(guī)范》GB50009規(guī)定：對(duì)負(fù)壓區(qū)可根據(jù)不同部位分別取體型系數(shù)為-1.0-2.2？對(duì)封閉式建筑物，考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在的個(gè)別孔口和縫隙，以及機(jī)械通風(fēng)等因素，室內(nèi)可能存在正負(fù)不同的氣壓?！兑?guī)范》GB50009規(guī)定：對(duì)封閉式建筑物的內(nèi)表面壓力系數(shù)，按外表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2第52頁(yè)/共76頁(yè)2、風(fēng)壓高度變化系數(shù)z地面的粗糙度、溫度垂直梯度在大氣邊界層內(nèi)，風(fēng)速隨離地面高度而增大當(dāng)氣壓場(chǎng)隨高度不變時(shí)，風(fēng)速隨高度增大的規(guī)律，主要取決于地面粗糙度和溫度垂直梯度通常認(rèn)為在離地面高度為300m500m時(shí)，風(fēng)速不再受地面粗糙度的影響，達(dá)到“梯度風(fēng)速”，該高度稱(chēng)為梯度風(fēng)高度HG

地面粗糙度等級(jí)低的地區(qū)，其梯度高度比等級(jí)高的地區(qū)為低。

GB50009-2001地面的粗糙度類(lèi)別

A類(lèi)—近海海面和海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)

B類(lèi)—田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵、房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)

C類(lèi)—有密集建筑群的城市市區(qū)

D類(lèi)—有密集建筑群且房屋較高的城市市區(qū)第53頁(yè)/共76頁(yè)地面粗糙度類(lèi)別粗糙度指數(shù)梯度風(fēng)高度HG

風(fēng)壓高度變化系數(shù)z

A類(lèi)0.12300m1.379(z/10)0.24B類(lèi)0.16350m1.000(z/10)0.32

C類(lèi)0.22400m0.616(z/10)0.44D類(lèi)0.30450m0.318(z/10)0.60

風(fēng)壓高度變化系數(shù)z(z)=任意高度處的風(fēng)壓wa(z)/基本風(fēng)壓w0~根據(jù)離地面或海平面高度、地面粗糙度類(lèi)別由GB50009—2001表7.2.1確定。

【思考題】《規(guī)范》GB50009對(duì)遠(yuǎn)海海面和海島的建筑物或構(gòu)筑物，風(fēng)壓高度變化系數(shù)z如何確定？第54頁(yè)/共76頁(yè)第55頁(yè)/共76頁(yè)地面粗糙度近似確定原則（無(wú)實(shí)測(cè)粗糙度指數(shù)）以擬建房2km為半徑的迎風(fēng)半圓范圍內(nèi)的房屋高度和密集度來(lái)區(qū)分粗糙度類(lèi)別，風(fēng)向原則上應(yīng)以該地區(qū)最大風(fēng)的風(fēng)向?yàn)闇?zhǔn)，但也可取其主導(dǎo)風(fēng)；以半圓影響范圍內(nèi)建筑物的平均高度h平均來(lái)劃分地面粗糙度類(lèi)別，當(dāng)h平均18m，為D類(lèi)，，9mh平均18m為C類(lèi)，h平均

9m，為B類(lèi)。影響范圍內(nèi)不同高度的面域可按下述原則確定，即每座建筑物向外延伸距離為其高度的面域內(nèi)均為該高度，當(dāng)不同高度的面域相交時(shí)，交疊部分的高度取大者；平均高度h平均取各面域面積為權(quán)數(shù)計(jì)算。第56頁(yè)/共76頁(yè)3、平均風(fēng)下結(jié)構(gòu)的靜力風(fēng)載

wz=sz(z)w0

二、順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)

脈動(dòng)風(fēng)—隨機(jī)動(dòng)力作用→按隨機(jī)振動(dòng)理論進(jìn)行分析-自學(xué)

1、主要承重結(jié)構(gòu)

順風(fēng)向總風(fēng)效應(yīng)=順風(fēng)向平均風(fēng)效應(yīng)+順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)效應(yīng)

w(z)=w(z)+wd(z)=(1+wd(z)/w(z))w(z)=z

sz(z)w0

z

–高度z處的風(fēng)振系數(shù)，且z=1+z/

P59，式（4-65）

—脈動(dòng)增大系數(shù)，與w0T12、房屋結(jié)構(gòu)類(lèi)型；—脈動(dòng)影響系數(shù)，與地面粗糙度類(lèi)型、H/B、房屋總高H；z—振型系數(shù)，由結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算確定（一般取第一振型）。

第57頁(yè)/共76頁(yè)GB50009規(guī)定：

基本自振周期T1>0.25s的工程結(jié)構(gòu)（房屋、屋蓋及各種高聳結(jié)構(gòu)）

高度H>30m且高寬比H/B>1.5的高柔房屋考慮風(fēng)壓脈動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)發(fā)生順風(fēng)向風(fēng)振的影響第58頁(yè)/共76頁(yè)2、圍護(hù)結(jié)構(gòu)

對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由于其剛度一般較大，在結(jié)構(gòu)效應(yīng)中可不必考慮其共振分量，可僅在平均風(fēng)的基礎(chǔ)上，近似考慮脈動(dòng)風(fēng)瞬間的增大因素，通過(guò)陣風(fēng)系數(shù)gz

來(lái)計(jì)算風(fēng)效應(yīng)。即w(z)=gz

sz(z)w0gz—陣風(fēng)系數(shù)，按下式確定

gz=k(1+2f)k—地面粗糙度調(diào)整系數(shù),k=0.92（A類(lèi)）;k=0.89（B類(lèi)）;k=0.85（C類(lèi)）;k=0.80（D類(lèi)）；

f—脈動(dòng)系數(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并參考國(guó)外規(guī)范資料取

f=0.5351.8(-0.16)(z/10)-

—地面粗糙度，

=0.12（A類(lèi)）；

=0.16（B類(lèi)）；

=0.22（C類(lèi)）；

=0.30（D類(lèi)）。注意：

對(duì)低矮房屋圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載《規(guī)范》暫時(shí)未作具體規(guī)定，但容許設(shè)計(jì)者參照國(guó)外對(duì)低矮房屋的邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)資料或有關(guān)規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。第59頁(yè)/共76頁(yè)第五節(jié)橫風(fēng)向結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)

一、橫風(fēng)向風(fēng)振（對(duì)細(xì)柔性結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮）橫風(fēng)向風(fēng)振由不穩(wěn)定的空氣動(dòng)力特性形成的，其中包括旋渦脫落、弛振、顫振、擾振等空氣動(dòng)力現(xiàn)象。與結(jié)構(gòu)截面形狀和雷諾數(shù)Re有關(guān)

粘性力=粘性應(yīng)力·

面積F

=（粘性系數(shù)

·速度梯度dv/dy）·面積F慣性力=單位面積上的壓力v2/2·

面積F第60頁(yè)/共76頁(yè)橫向風(fēng)振的產(chǎn)生(圓截面柱體結(jié)構(gòu))沿上風(fēng)面AB速度逐漸增大（v），B點(diǎn)壓力達(dá)到最小值;沿下風(fēng)面BC速度逐漸降低（v↓），壓力重新增大。氣流在BC中間某點(diǎn)S處速度停滯（v=0），生成旋渦，并在外流的影響下以一定周期脫落（脫落頻率fs）---Karman渦街當(dāng)氣流旋渦脫落頻率fs與結(jié)構(gòu)橫向自振頻率接近時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，即發(fā)生橫向風(fēng)振。第61頁(yè)/共76頁(yè)雷諾數(shù)

Re=

圓筒式結(jié)構(gòu)三個(gè)臨界范圍跨臨界范圍：Re

3.5106

強(qiáng)風(fēng)共振超臨界范圍：3.0105

Re

3.5106

呈隨機(jī)性亞臨界范圍：3.0102

Re

3.0105

微風(fēng)共振3.5106跨臨界3.0105超臨界3.0102亞臨界第62頁(yè)/共76頁(yè)二、結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)力和風(fēng)效應(yīng)1、結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)力

PL=L(v2/2)B

L-橫風(fēng)向風(fēng)力系數(shù)，與雷諾數(shù)Re有關(guān)

跨臨界范圍、亞臨界范圍的結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向作用具有周期性，結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)作用力

PL(z,t)=(v2(z)/2)B(z)Lsinst

風(fēng)旋渦脫落圓頻率

s=2fs=2Stv(z)/B(z)P62(4-68)St-斯脫羅哈數(shù)，對(duì)圓形截面結(jié)構(gòu)取0.2第63頁(yè)/共76頁(yè)

結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向共振現(xiàn)象橫風(fēng)向風(fēng)作用力頻率（fs

）與結(jié)構(gòu)橫向自振基本頻率（f1）接近時(shí)，結(jié)構(gòu)橫向產(chǎn)生共振反應(yīng)

鎖?。╨ook-in）區(qū)域風(fēng)旋渦脫落頻率fs保持常數(shù)（=結(jié)構(gòu)橫向自振頻率f1）的風(fēng)速區(qū)域

跨臨界范圍（確定性振動(dòng)）

鎖住區(qū)域:PL(z)sin1t

其它區(qū)域：PL(z)sins(z)t

亞臨界范圍（確定性振動(dòng)）

PL(z)sins(z)t

超臨界范圍（隨機(jī)振動(dòng)）

PL(z)f(t)第64頁(yè)/共76頁(yè)

PL(z)sins(z)t

跨臨界范圍PL(z)sinstz（確定性振動(dòng)）s=1鎖住區(qū)域

yPL(z)sins(z)tx超臨界范圍

v（隨機(jī)振動(dòng)）PLf(t)

亞臨界范圍（確定性振動(dòng)）PL(z)sins(z)t結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)力分布對(duì)豎向細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向受三種不同性質(zhì)的風(fēng)作用力第65頁(yè)/共76頁(yè)2、結(jié)構(gòu)橫風(fēng)向風(fēng)效應(yīng)對(duì)圓形截面的結(jié)構(gòu),應(yīng)根據(jù)雷諾數(shù)Re的不同情況進(jìn)行橫向風(fēng)振(旋渦脫落)的校核。當(dāng)Re

3.0105

時(shí)（亞臨界的微風(fēng)共振）應(yīng)控制結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vH不超過(guò)臨界風(fēng)速vcr，即vHvcr。(4-70)f1—結(jié)構(gòu)基本自振頻率；St—斯脫羅哈數(shù)，St=fsD/v，圓截面結(jié)構(gòu)取St=0.2；w—風(fēng)荷載分項(xiàng)系數(shù)，取w=1.4；H—結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0—基本風(fēng)壓(kN/m2)；—空氣密度(kg/m3)。第66頁(yè)/共76頁(yè)當(dāng)Re

3.5106且結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速vHvcr

時(shí)（跨臨界的強(qiáng)風(fēng)共振）

設(shè)計(jì)時(shí)必須按不同振型對(duì)結(jié)構(gòu)予以驗(yàn)算

跨臨界強(qiáng)風(fēng)共振引起在z高處振型j的等效風(fēng)荷載wczj：

wczj=︱j︱v2crzj/12800j(kN/m2)j—計(jì)算系數(shù)，是對(duì)振型情況下考慮與共振分布有關(guān)的折算系數(shù)，按規(guī)范表7.6.2確定；zj—在z高處結(jié)構(gòu)的j振型系數(shù)；

j—第j振型的阻尼比，對(duì)第一振型，混凝土結(jié)構(gòu)取

j=0.05。當(dāng)結(jié)構(gòu)頂部風(fēng)速超過(guò)vcr時(shí)，可在構(gòu)造上采取防振措施，或控制結(jié)構(gòu)的臨界風(fēng)速vcr15m/s。第67頁(yè)/共76頁(yè)三、結(jié)構(gòu)總效應(yīng)

考慮順風(fēng)向動(dòng)力作用