关于抗风柱的风荷载计算问题(按主结构还是围护结构?)
zsd_7964612046
2022年10月08日 17:08:19
只看楼主

结构的风荷载计算,在《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)(简称“荷载规范”)或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015)(简称“门规”)中,均按主体结构和围护结构分开,差异较大。檩条、墙梁,基本不存在争议,而抗风柱的风荷载计算,到底是按主结构还是围护结构,存在异议(实际上还有抗风桁架等墙架构件,和抗风柱一样),有必要专门谈谈。 首先明确个人的意见:抗风柱属于围护结构,应按围护结构的方式计算风荷载,具体理由阐述如下:

结构的风荷载计算,在《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)(简称“荷载规范”)或《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB 51022-2015)(简称“门规”)中,均按主体结构和围护结构分开,差异较大。檩条、墙梁,基本不存在争议,而抗风柱的风荷载计算,到底是按主结构还是围护结构,存在异议(实际上还有抗风桁架等墙架构件,和抗风柱一样),有必要专门谈谈。

首先明确个人的意见:抗风柱属于围护结构,应按围护结构的方式计算风荷载,具体理由阐述如下:


1、查了手头的一些规范资料,未找到围护结构包括哪些构件的明确说法。那么,按照约定俗成的认识,提供竖向承重能力和抗侧力的骨架,属于主体结构,其余的附着的抗风结构构件,都是围护结构。从这个意义上说,抗风柱应该是围护结构。

 

2、荷载规范8.3.4的条文说明中,有围护结构的举例,如檩条、幕墙骨架等,显然,幕墙骨架从其在结构中的定位而言,显然和抗风柱属同一类,均是附属在主体结构抗风的构件。

“8.3.4 本条由原规范7.3.3条注扩充而来,考虑了从属面积对局部体型系数的影响,并将折减系数的应用限于验算非直接承受风荷载的围护构件,如檩条、幕墙骨架等,最大的折减从属面积由10m2增加到25m2,屋面最小的折减系数由0.8减小到0.6。”

 

3、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的条文说明曾明确表示,墙架构件不属于围护结构,另外风荷载下的变形计算不计入阵风系数。然而,新钢标中删掉了“墙架构件不属于围护结构”这一说法,只保留了风荷载下变形计算不考虑阵风系数的规定。可见规范编制时对这一问题的认识也发生了改变,换句话说,墙架构件应属于围护结构。

“3.5.1 表A.1.1中项次5的墙架构件是指围护结构(建筑物各面的围挡物,包括墙板及门窗)的支承构件,不属于围护结构。为避免误解,故特别注明计算时可不考虑《建筑结构荷载规范》GB 50009中规定的阵风系数,而可按习惯取该处的风载体型系数为1.0。”

 

4、门规对于围护构件和外墙板也类似于荷载规范给出了有别于主刚架的风荷载系数,也没明确表示围护构件是否包括抗风柱。但是,门规规定,围护构件的风荷载系数是按有效风荷载面积计算的,具体按如下计算。很清楚,在构件中提到了墙架柱,显然,门规在这儿隐含了围护构件包括墙架柱。

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5、查阅门规的洋大哥——美国的MBMA手册(门规的风荷载规定大量借鉴了它),有如下的文字表述,明确表示,抗风柱等simply framed columns应作为围护构件按垂直于表面的风荷载计算。同时查阅MBMA手册中风荷载计算实例,山墙抗风柱也确实是按围护构件的方式计算风荷载。

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6、从结构抗风的基本原理来看,围护结构与主体结构风荷载取值不同,主要是因为风荷载在结构表面分布的不均匀性在受荷面积较小时表现更为明显。主体结构受荷面积较大,不均匀分布的风荷载被平均化,因此风荷载取值小于(体型系数、阵风系数因素)围护结构。而围护结构受荷面积越小,这种不均匀性越明显,取值也越大。荷载规范中,围护结构风荷载随受荷面积增大,间接承受风荷载的围护结构局部体型系数折减(注意是外压局部体型系数折减,内压并不折减。很多人计算围护结构时经常遗漏内压的影响),就是考虑这种因素的结果。门规中直接按有效风荷载面积确定风荷载系数,同样也是如此。

抗风柱在围护结构中属于受荷面积较大的构件,从道理上来说,风荷载也应介于主结构和小面积围护结构之间。

另外,抗风柱有时也设计为边榀主结构柱,显然,此时应按两个方向计算风荷载并叠加考虑(横向纳入主结构计算,纵向按围护构件计算风荷载)。

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知识点:抗风柱的风荷载计算

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yihb
2023年02月03日 09:57:16
4楼

好文,受教啦!

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xiaotianwolf
2024年01月29日 16:19:46
5楼

基本赞同楼主的看法,学习了!

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