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问题介绍
GB 55001-2021《工程结构通用规范》(以下简称《通用规范》)第4.6.5条规定,采用风荷载放大系数法考虑风荷载脉动增大效应时,风荷载应乘以放大系数,GB 51022-2015《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(以下简称《门架规范》)第4.2.1条也规定了放大系数β。计算主框架时门式钢结构,按β=1.1计算;檩条、墙梁、屋面板和墙板及其连接件,取β=1.5。上述两个放大倍数需要相乘吗?
网友讨论
结构寿命
《门刚性规范》规定门刚性主体结构风荷载放大系数为1.1,《通用规范》规定的最小值为1.2。不存在连续乘法的问题。
周日进程
对于门式刚架结构,计算主框架时,应乘以风荷载放大系数,即1.1×1.2=1.32。计算围护结构时,风荷载放大系数应在1.7以上。
小凡
根据GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》(以下简称《荷载规范》)第8.4.1条规定,刚性门房屋不需考虑风压脉动对结构顺风向的影响风振动,因此不需要满足本规范通用条4.6.5的要求,即不需要乘以1.2。
遥远的森林
个人认为,《通用规范》第4.6.5条规定,考虑风载荷脉动增大效应(即风振系数)时,放大系数的最小值为1.2(因为《载荷规范》给出计算方法但没有规定最小值),因此执行本条的前提是考虑风振效应,但《通则》规定无论如何都必须执行本条。而且,关于围护结构的规定,《荷载规范》采用的是阵风系数,没有风振系数。 《通用规范》规定了风振系数。我分不清两者之间的区别和联系,也不知道它们是否等价。但也有人认为两者应该同时考虑,但我不同意,因为这种说法否定了《载荷规范》的正确性,也就是说《载荷规范》只考虑阵风系数而没有考虑风振系数,这是错误的。
君
很早就明确了,在计算主框架时,必须连续乘以风荷载放大系数。计算包络结构时,应根据“通用代码”和“门刚性代码”取较大值,无需乘以较大的因子。
志庚楼主
孟刚连考虑脉动的资格都没有。肯定不需要执行《通用规范》,风荷载放大1.2倍。
晚风
《荷载规范》规定,对于高度大于30 m、纵横比大于1.5的房屋,以及基本自振周期T1大于0.25 s的各种高层建筑,风压脉动对建筑物的影响应考虑结构的顺风风振。对于门刚性结构,一般不满足此条件,因此无需考虑脉动增大系数1.2。
宋茜
从官方解释和代码条文解释来看,需要相乘。 《门钢规范》规定的系数1.1是风敏系数,《通用规范》规定的1.2系数是风振系数,因此需要相乘。但我觉得《通用规范》这一段是很不合理的。按这个意思,高度3×3m的小门卫也得考虑风振吧?如果我在路上插一面旗帜,是否还需要考虑风振?
刘松
门刚体不存在风振效应,这可以通过实验或理论分析来验证。 《门刚性规范》中规定的系数1.1是对荷载规范增强风敏感度结果的响应。 《通则》规定,如果结构存在风振,则最小风振不得小于1.2级。正如《门刚度规范》规定,在计算檩条、墙梁、屋面板、墙板及其连接件时,取β=1.5,这是旧规范中对风敏结构和风振的统一增强系数。
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马正春
对于主体结构,必须考虑风振系数乘以1.1×1.2=1.32,对于围护结构,必须考虑阵风系数,为1.5,并且不会增加。这就是这个概念。
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顺顺他爸
看《通用规范》的规定门式钢结构,这个1.2是放大系数,不应该与《门钢规范》规定的系数1.1相乘。
问题分析
3.1《通用规范》中的“主受力结构风荷载放大系数”即为《荷载规范》中的“风振系数”
风荷载随时间变化。说白了,风就像波浪,一波一波地来;更专业地说,就像脉搏跳动,有节奏,有波峰,有波谷。这个特性就是风压的脉动。对于一些主体结构(高度>30m、高宽比>1.5的房屋、基本自振周期>0.25s的各种高层结构),除考虑波峰、波谷静压效应外,还需考虑风压节律效应引起的结构振动称为风振响应。根据《荷载规范》的要求,必须采用结构动力学方法计算风振响应;对于只需要考虑第一振型影响的结构,可以采用放大系数来简化计算。这个放大系数就是风振系数。可见的:
1)并非所有结构都需要考虑风压脉动。例如,对于门刚体结构,除非高度>30m,跨度<20m(这种门刚体太少见),其他门刚体结构不需要考虑风压脉动。没有风振系数这样的东西。
2)《通用规范》第4.6.5条规定:“采用风荷载放大系数法考虑风荷载脉动增大效应时,主受力结构的风荷载放大系数……不应取小于1.2。”也就是说,乘以风荷载放大系数的目的是为了考虑风压的脉动,它与《荷载规范》中的风振系数同义。 《荷载规范》仅规定风振系数采用公式(8.4.3)计算,并未规定下限。现在《通用规范》明确:且不应低于1.2。
3.2《通用规范》中的“围护结构风荷载放大系数”即为《荷载规范》中的“阵风系数”
阵风系数和风振系数都考虑了风压波动。由于建筑围护结构刚度较大,结构效应中的振动分量可以忽略不计,因此阵风系数主要考虑瞬时峰值风压和集中分布。局部震级可能很大,但它仍然是一个静态属性。从《荷载规范》表8.6.1可以看出,阵风系数仅与离地高度和地面粗糙度有关,与结构本身的动力特性无关(如如周期、振动形状、阻尼等);而且离地面越高,阵风系数越小,说明阵风系数不考虑结构振动。 《通用规范》第4.6.5条规定了该系数的最小值:
由于围护结构荷载面积较小,阵风集中分布对围护结构的影响非常敏感,因此阵风系数较大。
《通用规范》将“主体结构风振系数”和“围护结构阵风系数”统称为“风荷载放大系数”。据此推测,风振系数和阵风系数这两个术语可能很快就会“退休”。
下表为《通用规范》中“围护结构风荷载放大系数”的最小值
与《装载规范》中的“阵风系数”进行比较。
表1 “通用规范”与“负荷规范”阵风系数比较
可以找到:
1)对于B级地面粗糙度,《通用规范》的放大系数最小值与《加载规范》的阵风系数完全相同。
2)对于A级地面粗糙度,最小放大系数非常接近阵风系数。
3)对于C级、D级地面粗糙度,《荷载规范》中的阵风系数大于《通用规范》中的最小值。这也说明,“通用代码”并没有修改“负载代码”,而是为“负载代码”设置了下限。
4)离地越高,阵风系数越小,越接近最小值,这符合离地越高,风压越均匀的规律,脉动越小。
3.3 通过调整基本风压重现期来考虑风敏度
《荷载规范》第8.1.2条的解释非常明确:对于对风荷载敏感的高层建筑、高耸结构,以及自重较轻的钢木主体结构(如门梁),此类结构的风荷载非常重要,计算风荷载的各种因素和方法尚未确定,因此应适当增加基本风压。如何提高基本风压值,仍可根据结构的特点由各结构设计规范规定。如果没有规定,可以考虑适当增加其重现期来确定基本风压。对于此类结构中的围护结构,其重要性低于主体结构,仍可使用50年重现期的基本风压。对于其他设计情况,还可以在相关设计规范中单独规定,或者由设计者选择。附录E给出了不同重现期风压的换算公式(实际上附录E给出了不同重现期风压的换算公式)。当前风压值表,不是换算公式)。
关于风敏度,《高技术规定》和《高技术钢规定》均体现:
1)《高技术规定》4.2.2规定,基本风压应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。对于风敏感的高层建筑荷载时,承载力应按基本风压的1.1倍设计。
2)《高钢规程》5.2.4规定,基本风压应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。对于对风荷载敏感的高层民用建筑,承载力应按基本风压的1.1倍设计。
对于高层钢结构和高层钢筋混凝土结构,考虑风敏感性的标准是高度大于60 m。
3.4 关于连续乘法
风荷载的计算公式有两种:
1)本体结构:wk=βzusμzw0;
连续系数为:风振系数×高度变化系数×体形系数×风敏系数
2)防护结构:wk=βgzus1μzw0;
连续相乘的系数为:阵风系数×高度变化系数×局部体形系数
从《负载守则》条款的解释可以看出:
1)仅对需要考虑风压脉动的结构才将风振系数与风敏系数相乘;
2)不存在阵风系数和风敏系数连续相乘的问题。
3.5 关于萌刚
1)《门刚度规范》适用范围为“高度不大于18m”,因此《门刚度规范》适用范围内的门刚度无需考虑风压脉动的影响,即与《通用规范》中的“风荷载放大系数为1.2”相同,因此不存在连续相乘的问题。
2)《门刚度规范》中主体结构的风荷载系数1.1为风敏系数,等于按100年重现期计算的基本风压值。
3)《门刚性规范》中围护结构的风荷载系数,即《荷载规范》中的阵风系数统一取1.5,小于《荷载规范》和《通用规范》 ”。但门刚性结构有其自身明显的特点,如体形系数、侧向移动极限、围护构件挠度极限等,屋顶和墙面的负风压远大于《荷载规范》规定。 。因此,我们无法猜测是否要增加萌刚的1.5值。待门钢规范修订后才会明确。
表2 《门刚度规范》与《荷载规范》系统系数对比