【风荷载放大系数】的具体用法
耀明士力架
2022年05月10日 08:51:04
只看楼主

全文强制标准《工程结构通用规范》已于今年1月1日起实施。规范中的  “风荷载放大系数”   引起大家的广泛关注和讨论。 1、风荷载放大系数和荷载规范的风振系数、阵风系数有什么关系?      

全文强制标准《工程结构通用规范》已于今年1月1日起实施。规范中的  “风荷载放大系数”   引起大家的广泛关注和讨论。



1、风荷载放大系数和荷载规范的风振系数、阵风系数有什么关系?      


风荷载放大系数是风振系数、阵风系数的统称。


《建筑结构荷载规范》中的风振系数和阵风系数都是在平均风压基础上的放大系数。它们都是因为要考虑风压随时间的上下波动(风荷载脉动)而引入的,只不过阵风系数用于围护结构,只取决于风场特性;而风振系数用于主要受力结构,除了风场特性之外还和结构的动力特性相关。规范的“风荷载放大系数”是这两个系数的统称,第4.6.5条的第1款和第2款分别规定了主要受力结构和围护结构风荷载放大系数的取值要求。


     
2、主要受力结构的放大系数不能小于1.2,是对所有工程结构都适用吗?和原来荷载规范的风振系数适用范围似乎不同?      


是的。和原来荷载规范的规定有所不同,主要受力结构风荷载放大系数的规定,适用于所有工程结构。


作用于结构表面的风压时时刻刻都在发生变化,即使不考虑动力放大效应、将结构作为准静态结构(即根据Kx(t)=P(t)计算结构的响应),风荷载引起的响应也是围绕均值波动的(见下图)。只用平均风荷载进行设计,将会低估结构的响应。因此,所有工程结构在进行主要受力结构设计时,都应当考虑风荷载脉动的增大效应,在平均风荷载基础上乘以放大系数。而且根据通用规范,主要受力结构的放大系数不应小于1.2。

黑实线是结构实际响应随时间的变化,围绕着平均响应(黑色虚线)上下波动。 蓝色曲线是将结构作为准静态结构时得到的响应,其脉动部分即荷载规范中的“背景分量”。


《建筑结构荷载规范》第8.4.1条,规定了顺风向风振的考虑对象,一些低矮房屋和刚度较大的高耸结构不在此列。但荷载规范的条文说明也指出:这些结构原则上也应考虑风振影响,只是由于这类结构刚度较大,风振响应一般不大,不考虑风振一般不会影响其抗风安全性。《工程结构通用规范》本次明确了所有工程结构均应考虑风荷载脉动的增大效应,这是一个重要变化。


     
3、对于原先不考虑顺风向风振的结构,是否将放大系数取为1.2即可?      


可以但未必准确。


作为全文强制的《工程结构通用规范》,其定位是技术法规,作用不是直接指导设计,重点在于提要求、明底线,所以规范中所规定的都是工程建设中的控制性底线要求,其中的量化指标都是最低取值标准,不能将1.2作为风荷载放大系数的一般取值依据。主要受力结构的风荷载放大系数取1.2,不违反通用规范的强制要求,但取值不一定合理准确。


     
4、那风振系数应该如何取值呢?      


风振系数仍然可以按照《建筑结构荷载规范》计算。 此外,对于刚度较大的结构,风振系数可以参考阵风系数取值;细长、柔性的重要结构,建议进行风洞试验。


荷载规范作为技术标准,其内容经受了长期的工程实践考验,所以风振系数仍然可以按照荷载规范的规定进行计算。 只是风振系数计算值低于1.2的,需要提高取值。 原先不考虑风振系数的,需要考虑乘以不小于1.2的风振系数。


在荷载规范未修订以前,对于刚度较大、荷载规范规定可以不考虑风振的结构,其风振效应可以只考虑“背景分量”造成的荷载放大,即将阵风系数乘以0.85当作风振系数来使用。而对于荷载规范无法涵盖的重要复杂结构或者重要的柔性建筑结构,建议进行风洞试验。


     
5、《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》规定计算主刚架时的放大系数取1.1。通用规范实施后,是将原来的放大系数由1.1改为1.2,还是在原来1.1的基础上再乘以1.2?      


具体情况具体分析,需要以门刚规范编制组的意见为准。 通用规范的风荷载放大系数,是考虑风荷载脉动的增大效应,在平均风荷载基础上的放大系数。 因此,主刚架的放大系数应该如何取值,取决于门刚规范风荷载计算公式的物理含义。 如果该系数是在平均风荷载基础上、考虑风荷载脉动的放大系数,则1.1低于1.2的最低限值,需要提高该系数取值; 而如果该系数只是考虑门刚属于风敏感结构而对基本风压进行调整,则计算得到的仍然是平均风荷载,还需要另行乘以通用规范规定的“风荷载放大系数”。 但需再次强调,1.2并不是一般性的取值依据,所以既不是将1.1改为1.2即可,也不是将二者连乘就行,需要具体情况具体分析。


另外,按照现行荷载规范主刚架设计是可以不考虑风振的, 而根据通用规范的要求,所有结构都需要考虑风振。 这个重要变化会影响门刚规范的修编思路。因此门刚主刚架风荷载的取值方法,应当以门刚规范编制组的意见为准。

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无名小辈
2023年10月11日 16:57:06
2楼

 门刚规范条文说明指明了1.1是考虑敏感结构对基本风压的提高,所以连乘的做法更合理

门式刚架轻型房屋钢结构属于对风荷载比较敏感的结构,因此,计算主钢架时,β系数取1.1是对基本风压的适当提高。

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