建筑结构荷载规范最新,建筑结构荷载规范gb50009 2019
2023-03-21 12:44:14来源:巧家装作者:装修达人 阅读量:13
1.0.1为适应建筑结构设计的需要,满足安全适用、经济合理的要求,制定本规范。
1.0.2本规范适用于建筑工程结构设计。
1.0.3本规范按国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》 GB 50153-2008规定的基本标准制定。
1.0.4与建筑结构设计有关的作用应包括直接作用(荷载)和间接作用。 本规范只对载荷和温度作用作了规定,有关可变载荷的规定也适用于温度作用。
1.0.5建筑结构设计承担的荷载,除符合本规范规定外,还应当符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号
2.1术语
2.1.1永久荷载permanent load在结构使用期间,其值是否随时间变化,其变化与平均值相比可以忽略不计,或者其变化单调且接近极限的荷载。
2.1.2变荷载variable load在结构使用过程中,其值随时间变化,其变化与平均值相比是不可忽视的荷载。
2.1.3偶发性荷载accidental load在结构设计寿命内不一定出现,但出现后是一种大小较大且持续时间较短的荷载。
2.1.4载荷代表值在representative values of a load设计中用于管理极限状态的载荷值。 例如,标准值、组合值、频繁出现值、准永久值。
2.1.5设计规范期间design reference period为确定可变载荷的代表性值而选取的时间参数。
2.1.6标准值characteristicvalue/nominal value荷载的基本代表值是设计标准期间内最大荷载统计分布的特征值。 例如,平均值、大步值、中值或某个分位值。
2.1.7组合值对于combination value可变载荷,能够使组合载荷效应在设计基准期内的超过概率与该载荷单独出现时的相应概率一致的载荷值; 或者使组合的结构具有统一规定的可靠指标的载荷值。
2.1.8频率值frequent value是对于可变载荷,在设计基准期间内,其超过的总时间为规定的小比率或超过频率为规定频率的载荷值。
2.1.9准永久值quasi-permanent value相对于可变荷载,设计基准期内超过的总时间约为设计基准期的一半荷载值。
2.1.10荷载设计值design value of a load荷载代表值与荷载类别系数的乘积。
2.1.11荷载效应load effect荷载作用下结构或构件的反应,如内力、变形、裂缝等。
2.1.12对极限状态下设计荷载组合load combination时,为保证结构可靠性而同时出现的各种荷载设计值的规定。
2.1.13基本组合fundamental combination承载能力极限状态计算时永久荷载和可变荷载的组合。
2.1.14偶然组合accidental combination承载能力极限状态计算时的永久荷载、可变荷载与一个偶然荷载的组合,以及偶然事件发生后整个损伤结构稳定性验算时的永久荷载与可变荷载的组合。
2.1.15标准组合character istic/nominal combination正常使用的极限状态计算时,采用标准值或组合值作为荷载代表值的组合。
2.1.16频遇组合frequent combination正常使用极限状态计算时,对变荷载采用频遇值或准永久值作为荷载代表值的组合。
2.1.17准永久组合quasi-permanent combination正常使用极限状态计算时,对变荷载采用准永久值作为荷载代表值的组合。
2.1.18设计等效均布荷载equivalent uniform live load结构时,楼面不连续分布的实际荷载用均布荷载代替; 等效均布荷载是指结构上得到的荷载效应与实际荷载效应一致的均布荷载。
2.1.19从属面积tributary area考虑用于计算梁、柱等构件均布荷载降低的构件荷载的楼面面积。
2.1.20动力系数受动力荷载作用的结构或构件,是静力设计时采用的等效系数,其值为结构或构件最大动力效应与相应静力效应之比。
2.1.21基本雪压reference snow pressure雪载参考压力一般根据当地开阔平坦地面积雪自重观测数据,通过概率统计确定50年一遇的最大值。
2.1.22基本风压reference wind pressure风荷载的基准压力,一般根据当地空旷平整地面上10m高度平均风速观测数据10min,通过概率统计得到50年一遇最大值确定的风速,并考虑相应的空气密度
2.1.23地面粗糙度terrain roughness风在到达建筑物前越过2km范围内地面时,描述该地面上不规则障碍物分布情况的等级。
2.1.24温度作用热操作结构或结构构件中随温度变化的作用。
2.1.25气温shade air temperature是在标准百叶箱内测量的每小时记录的温度。
2.1.26基本气温参考值取50年一遇的月平均最高气温和月平均最低气温,根据历年最高温度月内最高气温平均值和最低温度月内最低气温平均值统计确定。
2.1.27均匀温度uniform temperature在结构构件的整个截面上是恒定的,是主导结构构件膨胀或收缩的温度。
2.1.28初始温度initial temperature结构在某一特定阶段形成整体约束的结构体系时的温度也称为闭合温度。
2.2符号
2.2.1荷载代表值与荷载组合
Ad ——意外载荷标准值; C——结构或构件达到正常使用要求规定值; Gk ——永久负荷的标准值; Qk ——可变载荷标准值; Rd ——结构构件抗力的设计值; SGk ——永久荷载效应标准值; SQk ——可变载荷效果标准值; SAd ——偶然荷载效应标准值; Sd ——荷载效应组合设计值; 0 ----结构重要性系数G ——永久荷载的分项系数; Q ——可变载荷的分项系数; Lj ——可变载荷考虑设计寿命的调整系数; c ——可变载荷组合值系数; f ——可变载荷的频率系数; q ——可变载荷的准永久值系数;
2.2.2雪荷载和风荷载
aD,z—高楼z高度的顺风迎风摆加速度( m/s2 );
aL,z—高楼z高度的横向风向风振加速度( m/s2 );
B -结构迎风面的宽度
Bz—脉动风荷载的背景分量因子;
C&; #039; T—横风向风力系数;
C&; #039; l -风引起的扭矩系数;
Cm—横向风向风力渐晕校正系数;
Csm—横风向风力功率谱的角边缘校正系数;
d -结构平面深度(顺风向尺寸)或直径;
f1 )结构一阶自激振荡频率;
fT1—结构一阶扭转自激振荡频率;
f*1—换算频率
f*T1—改变换算频率;
FDk—顺风引起的每高度风力基准值;
FLk—横向风向单位高度风力基准值;
TTk—单位高风致转矩基准值;
g-重力加速度,或峰值因子;
h -结构或山顶的高度
I10—10m高度风的名义湍流强度
KL—横向风向模式修正系数;
KT—扭转模式修正系数;
R—脉动风荷载的共振分量因子;
RL—横向风向风振共振因子;
RT—扭转向风振共振因子;
Re—雷诺数;
St—斯特罗哈数;
Sk—雪荷载标准值;
S0 )基本雪压;
T1 )结构一阶自激振荡周期;
TL1—结构横风向一阶自激振荡周期;
TT1—结构扭曲一阶自激振荡周期;
W0—基本风压;
wk—风荷载标准值;
wLk—横向风向风振等效风荷载标准值;
wTk—扭转风振等效风荷载标准值;
-坡度角或风速曲线指数;
z-高度z处的风振系数;
gz—阵风系数;
vcr—横向风向共振临界风速;
vH—结构上部风速;
r-屋面积雪分布系数
z-风压高度变化系数;
s—风荷载体型系数;
sl—风荷载局部体型系数;
-风荷载地形校正系数
s—向分针顺风加速度的脉动系数;
-空气密度或积雪密度;
x、z—水平方向和垂直方向脉动风荷载相关系数;
z—结构模态系数;
-结构阻尼比;
a—横向风向空气阻力比。
2.2.3温度作用
Tmax、Tmin—月平均最高气温,月平均最低气温;
Ts、max、Ts、min—结构最高平均气温,结构最低平均气温;
T0、max、T0、min—结构的最高初始温度、结构的最低初始温度;
Tk—均匀温度作用标准值;
T—材料的线膨胀系数。
2.2.4偶然荷载
Av—穿通口板面积( m2;
Kdc—计算爆炸等效静力载荷的动力系数;
M -汽车和直升机的质量
Pk—冲击载荷基准值;
pc—爆炸均布动载荷最大压力;
pv—穿通口板核破坏压力;
qce—爆炸等效静载标准值;
t -冲击时间;
V -汽车速度( m/s );
V -爆炸空间的体积。
3荷载分类与荷载组合
3.1载荷分类和载荷代表值
3.1.1建筑结构荷载可分为以下三类: 1永久荷载,包括结构自重、土压力、预应力等。 2可变荷载,包括楼宇活载、屋面活载和积尘荷载、起重荷载、风荷载、雪荷载、温度作用等。 3爆炸力、冲击力等偶发性负荷。
3.1.2建筑结构设计时,应按以下规定对不同荷载采用不同的代表值: 1永久荷载应采用标准值作为代表值。 2对于可变荷载,应按设计要求采用标准值、组合值、频率值或准永久值作为代表值; 3对于偶发性荷载,根据建筑结构使用的特点确定其代表值。
3.1.3确定可变荷载的代表值时,应采用50年的设计基准期。
3.1.4荷载标准值应按本规范各章的规定采用。
3.1.5承载能力极限状态设计或正常使用极限状态按标准组合设计时,对于可变荷载,应按规定的荷载重组组合采用荷载组合值或标准值作为其荷载代表值。 可变载荷组合值必须是可变载荷的标准值乘以载荷组合值系数。
3.1.6正常使用极限状态按频率遭遇组合设计时,应采用可变载荷的频率遭遇值或准永久值作为其载荷代表值。 按准永久组合设计时,应采用可变荷载的准永久值作为其荷载代表值。 可变载荷的频率偏差值必须是可变载荷标准值乘以频率偏差系数。 可变载荷准永久值必须是可变载荷标准值乘以准永久值系数。
3.2荷载组合
3.2.1建筑结构设计应根据使用中结构上可能同时产生的荷载,在承载能力极限状态和正常使用极限状态下分别进行荷载组合,并采取各最不利组合进行设计。
3.2.2针对负荷能力极限状态,应按负荷的基本组合或偶然组合计算负荷组合的效果设计值,按以下设计公式进行设计:
式中,0——结构重要性系数;
Sd——负荷组合效果的设计值;
Rd——结构构件抗力的设计值应按各相关建筑结构设计规范的规定确定。
3.2.3荷载基本组合的效应设计值Sd应采用以下荷载组合值中最不利的效应设计值确定:
1由可变荷载控制的效果设计值按以下公式计算:
中)Gj——第j项永久荷载的分项系数应按照第3.2.4条采用。
Qi——第I个可变载荷的分项系数,其中Q1为可变载荷Q1的分项系数,按照第3.2.4条采用;
Li——第I个可变载荷考虑设计寿命的调整系数,其中L1为可变载荷Q1,考虑设计寿命的调整系数,按第3.2.5条采用。
用SGjk——第j个永久负荷基准值Gjk计算的负荷效果值;
根据SQik——第I个可变载荷标准值Qik计算的载荷效果值。 在此,SQ1k是可变载荷效果控制作用者;
ci第——号可变载荷Qi的组合值系数;
m——参赛组合永久荷载数;
参与n——组合的可变载荷数。
2永久荷载控制的效果设计值按下式计算:
注: 1基本组合的效果设计值仅适用于载荷和载荷效果为线性时。
当对2SQ1k无法作出明显判断时,依次将各可变荷载效应作为sq1k,选择其中最不利的荷载效应组合。
3.2.4基本组合负荷分区系数应按以下规定采用: 1 )永久负荷的划分系数应符合以下规定: 1 )永久荷载效应不利于结构时,受变荷载效应控制的组合为1.2,受永久荷载效应控制的组合为1.35; 2 )永久荷载效应有利于结构时,不应大于1.0。 2可变荷载分项系数应符合以下规定: 1 )标准值超过4kN/m2的工业房屋楼房结构的活荷载,应取1.3。 2 )其他情况下应取1.4。 3对于结构的流动、滑移或漂浮验算,荷载分项系数应符合有关建筑结构设计规范的规定。
3.2.5可变载荷考虑设计寿命的调整系数L应按照以下规定采用: 1楼地面和屋面的活荷载考虑设计寿命的调整系数L应按照表3.2.5采用。
注: 1设计寿命不是表中数值时,调整系数L可以线性插值;
2对于负荷基准值可以控制的可变负荷,设计寿命调整系数L为1.0。
2雪荷载和风荷载,以重现期为设计寿命,按本规范第E.3.3条规定确定基本雪压和基本风压,或按有关规范规定采用。
3.2.6对于偶然组合,荷载效应组合设计值Sd可按以下规定采用:
1计算结构在偶然荷载作用下的承载能力:
式中的SAd——偶然根据负荷基准值Ad计算的负荷效果值;
f1——可变载荷的数值系数;
qi第——号可变载荷的准永久值系数。
2偶发事件发生后,受损结构整体稳定性验算:
注意:仅当载荷和载荷效果为线性时,组合效果设计值才适用。
3.2.7针对正常使用极限状态,应根据不同设计要求,采用荷载标准组合、频繁组合或准永久组合,按以下设计公式设计:
公式中的c -结构或构件达到正常使用要求限值,如变形、裂缝、振幅、加速度、应力等限值时,应按各相关建筑结构设计规范的规定采用。
3.2.8对于标准组合,荷载效应组合的设计值Sd应采用以下公式:
注意:仅当载荷和载荷效果为线性时,组合效果设计值才适用。
3.2.9对于频繁组合,荷载效应组合的设计值Sd采用如下公式:
注意:仅当载荷和载荷效果为线性时,组合效果设计值才适用。
3.2.10对于准永久组合,荷载效应组合设计值Sd可按下式采用:
注意:仅当载荷和载荷效果为线性时,组合效果设计值才适用。
4永久负荷
4.0.1永久荷载应包括结构构件、围护构件、面层及装饰、固定设备、长期储存物自重、土压力、水压、其他永久荷载应考虑的荷载。
4.0.2结构自重标准值可按结构构件设计尺寸和材料单位体积自重计算确定。
4.0.3一般材料和构件的单位自重可取其平均值。 对于自重变异较大的材料和构件,自重标准值应根据结构不利或有利的情况分别取上限值或下限值。 常用材料和构件的单位体积自重可按本规范附录a采用。
4.0.4固定隔墙的自重可按永久荷载考虑,位置灵活布置的隔墙自重应按可变荷载考虑。
5大楼和屋顶的活荷载
5.1民用建筑楼面均布活荷载
5.1.1民用建筑楼面均布活动荷载的标准值及其组合值系数、频次系数和准永久值系数的取值,不得小于表5.1.1的规定。
注: 1本表所列各项活荷载适用于一般使用条件,使用荷载较大、情况特殊或有特殊要求时,根据实际情况采用; 2第六款书库活荷载书架高度大于2m时,书库活荷载应确定为每米书架高度不低于2.5kN/m2; 3第8款的客车活荷载仅适用于载人少于9人的客车停放。 消防车活荷载适用于总重300kN的大型车辆; 若不满足本表要求,车轮局部荷载按结构效应等效原则,换算为等效均布荷载; 4第8项消防车的活动负荷,双向板楼覆盖在3m3m~6m6m之间时,应按跨度线性插值确定; 5第12项楼梯活荷载应按预制楼梯踏步平板1.5kN的集中荷载验算; 6本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载; 固定隔墙自重应考虑永久荷载,隔墙位置可自由布置时,非固定隔墙自重按1/3以上每延米墙重( kN/m )计为楼面有效荷载增值( kN/m2 ) ),增值1.0kN/m2
5.1.2设计楼房梁、墙、柱及基础时,本规范表5.1.1中楼房活载标准值降低系数值不应低于以下规定: 1设计楼面梁时:1)第1 )项楼面梁从属面积超过25m2时,应取0.9。 2 )第1 )2)项) 7项楼面梁从属面积超过50m2时,应取0.9。 3 )第8项单向板副梁和槽形板纵肋应取0.8,单向板主梁取0.6,双向板梁取0.8。 4 )第9项~第13项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 2设计墙、柱和基础时:1)第1(1)项按表5.1.2的规定采用; 2 )第1(2) (款) 7项应采用与其楼面梁相同的减幅系数。 3 )第8项客车,对单向板楼盖取0.5,对双向板楼盖和无梁楼盖取0.8。 4 )第9项~第13项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。 注:地梁的从属面积应按梁两侧各延长二分之一梁间距范围内的实际面积确定。
注:地梁从属面积超过25m2时,请使用括号内的系数。 5.1.3设计墙、柱时,可根据实际情况考虑本规范表5.1.1中第8项消防车的活荷载; 可以在不考虑消防车载荷的情况下设计基础。 一般跨板消防车的活荷载随覆土厚度的减小系数可按附录b的规定采用。 5.1.4楼面结构上的局部荷载可按本规范附录c的规定换算为等效均布活荷载。
5.2工业建筑楼宇活荷载
5.2.1工业建筑楼面生产使用或安装检修时,设备、管道、运输工具及可拆隔墙产生的局部荷载,均可根据实际情况,用均布活荷载代替。 在设备位置固定的情况下,可以直接在固定位置计算结构,但必须考虑设备安装和维护中位置变化可能产生的最不利效果。 工业建筑楼宇堆放原料或者成品较多、较重的区域,应当根据实际情况予以考虑; 一般装载情况可按均布活荷载或等效均布活荷载考虑。
注: 1楼房等效均布活荷载包括计算次梁、主梁和基础时的楼房活荷载,可分别按本规范附录c的规定确定; 2一般金工厂、仪器仪表生产厂、半导体器件厂、棉纺厂、轮胎准备厂和粮食加工厂,资料不足时,可按本规范附录d采用。
5.2.2工业建筑楼面(含工作台)上无设备区域的操作荷载,包括操作人员、一般工具、零星原料和成品自重,可按均布活荷载2.0kN/m2考虑。 在设备占用的区域内可以不考虑操作载荷和载重。 生产现场楼梯的活荷载,可根据实际情况采用,但不得小于3.5kN/m2。 生产现场参观走廊的活荷载,可采用3.5kN/m2。
5.2.3工业建筑楼面活动荷载组合值系数、频率值系数和准永久值系数除本规范附录d所示外,应根据实际情况采用。 但是,在任何情况下,组合值和频率值的系数必须在0.7以上,准永久值的系数必须在0.6以上。
5.3屋面活动荷载
5.3.1房屋建筑屋面,水平投影面上屋面均布荷载的标准值及其组合值系数、频次系数和准永久值系数的取值不应小于表5.3.1的规定。
注:无人居住的屋面,施工或维护负荷较大时,根据实际情况采用; 不同类型的结构应按设计规范有关规定采用,但不得低于0.3kN/m2。
2上人屋面兼有其他用途时,应按相应楼面活荷载采用。
3屋面排水不畅、堵塞等积水荷载,采取结构措施进行防治; 必要时,应根据积水的可能深度确定屋面的活荷载。
4屋顶花园的荷载不包括花圃土石等材料的自重。
5.3.2屋面直升机停机坪荷载按以下规定采用: 1屋面直升机停机坪荷载按局部荷载考虑,或按局部荷载换算为等效均布荷载考虑。 局部载荷参考值应根据直升机的实际最大起飞重量确定。 在无机型技术资料的情况下,可按表5.3.2的规定选择局部荷载标准值和作用面积。
2有篷直升机停机坪等效均布荷载标准值不应小于5.0kN/m2。 3屋面直升机停机坪荷载组合值系数取0.7,频次系数取0.6,准永久值系数取0。 5.3.3无人居住屋面的均布活荷载可以不与雪荷载和风荷载同时组合。
5.4房间面积灰荷载
5.4.1设计生产中有大量排灰的厂房及其邻近建筑,对于有一定除尘设施和保证清灰制度的机械、冶金、水泥等厂房屋面,其水平投影面上的屋面积灰载标准值及其组合值系数、频次系数和准永久值系数分别见表5.4.1
注: 1表中累计灰均布荷载仅适用于屋面坡度25; 45时,可以不考虑灰堆积载荷; 25&; lt; 45时,可以用插值法取值。
2清灰设施荷载另行考虑。
3对于第1~4项的积灰荷载,如果邻近建筑仅适用于烟囱中心半径20m以内的屋面,其累计灰荷载,第1、3、4项采用车间屋面无挡风板,第2项采用车间屋面挡风板外。
注1表5.4.1—1中的注1和注2也适用本表。
2相邻建筑屋面距高炉的距离为表内中间值时,可采用插入法取值。
5.4.2对于屋面容易积灰的地方,设计顶板、檩条时,积灰荷载标准值宜乘以以下规定的增大系数: 1按高低差2倍,在屋面高度差不超过6.0m的分布宽度内取2.0; 2天沟分布宽度不超过3.0m,取1.4。
5.4.3累计灰荷载应与雪荷载或无人居住屋面均布荷载中较大者同时考虑。
5.5施工和检查荷载及扶手荷载
5.5.1施工和检修荷载应按以下规定采用: 1设计屋面板、檩条、钢筋混凝土屋面、悬挑篷和预制梁,施工或检修集中荷载标准值不应小于1.0kN,并应按最不利位置验算。 2轻型构件或加宽构件应根据实际情况进行管理,或增加垫板、支架等临时设施; 3计算檐、悬挑篷承载力时,应沿板宽每1.0m取集中荷载。 管理檐、悬挑雨篷流动时,沿板宽每2.5m~3.0m取集中荷载。
5.5.2楼梯、看台、阳台及上人屋面等栏杆有效荷载标准值,不得低于下列规定: 1住宅、宿舍、办公楼、宾馆、医院、托儿所、幼儿园、栏杆上部水平荷载取1.0kN/m。 2学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场,栏杆上部水平荷载应为1.0 kN/m,竖向荷载应为1.2kN/m,水平荷载和竖向荷载应分别考虑。
5.5.3施工荷载、检修荷载及栏杆荷载组合值系数应取0.7,频值系数取0.5,准永久值系数取0。
5.6动力系数
5.6.1建筑结构设计动力计算在有充分依据的情况下,可采用重物或设备自重乘以动力系数,再采用静力计算方法进行设计。
5.6.2重物的搬运和装卸,以及车辆起步和制动的动力系数,可采用1.1~1.3; 其动力载荷只传递到地板和梁上。
5.6.3直升机在车顶上的载荷也应乘以动力系数,对有液压轮胎起落架的直升机取1.4; 其动力载荷只传递到地板和梁上。
6起重机载荷
6.1起重机的垂直和水平载荷
6.1.1起重机垂直载荷的标准值应采用起重机的最大轮压或最小轮压。
6.1.2起重机的纵向和横向水平荷载应按以下规定采用: 1起重机纵向水平载荷标准值采用作用于单侧轨道的所有制动轮最大轮压之和的10%。 该载荷的作用点位于制动轮与轨道的接触点,其方向与轨道方向一致。 2吊车横向水平荷载标准值应取横行小车重量与额定起重量之和的百分率,并乘以重力加速度。 起重机横向水平荷载标准值百分率按表6.1.2采用。
3吊车横向水平荷载应等分于桥架两端,分别由轨道上的车轮平均传递至轨道,方向应垂直于轨道,并考虑正反两个方向的制动情况。 注: 1悬挂式起重机的水平荷载应由支撑系统承受; 在设计该支撑系统时,需要考虑风荷载和起重机水平荷载的组合; 2起重机及电动葫芦可以不考虑水平荷载。
6.2起重机组合
6.2.1考虑多台吊车的垂直荷载时,单层吊车跨越一个厂房的每一个排架,参加组合的吊车台数不得超过两台。 单层起重机跨多个厂房的每个机架,不得超过4台; 双层吊车现场之间,上层和下层吊车应分别不超过两台; 多层起重机多处厂房应由上层和下层起重机各不超过4台组成,且下层起重机满载时,上层起重机应按空载计算; 上层起重机满载时,下层起重机不应计入。 考虑多台起重机的水平荷载时,对于一个厂房或跨越多个厂房的每个机架,参加组合的起重机台数不应超过两台。 注:如情况特殊,应根据实际情况考虑。
6.2.2计算排架时,多台吊车的垂直荷载和水平荷载标准值应乘以表6.2.2规定的折减系数。
表6.2.2多台起重机的减载系数
6.3起重机载荷的动力系数
6.3.1计算吊车梁及其连接的承载力时,应将吊车竖向荷载乘以动力系数。 对于起重机(包括电动葫芦)及工作等级A1~A5的吊钩起重机,动力系数可取1.05; 对于工作等级为A6~A8的软式起重机、硬式起重机和其他特种起重机,动力系数宜为1.1。
6.4起重机载荷组合值、频率值及准永久值
6.4.1吊车荷载组合值系数、频次值系数及准永久值系数可按表6.4.1的规定采用。
表6.4.1起重机载荷组合值系数、频率值系数及准永久值系数
6.4.2厂房排架设计时,荷载准永久组合中可不考虑吊车荷载; 但吊车梁按正常使用极限状态设计时,宜采用吊车荷载的准永久值。
7雪荷负荷
7.1雪荷载标准值及基本雪压
7.1.1屋面水平投影面雪荷载标准值按下式计算:
sk=r s0 [7.1.1]
式中,sk—雪荷载标准值( kN/m2 );
r——屋面积雪分布系数;
S0 )基本雪压( kN/m2 )。
7.1.2基本雪压应采用按本规范规定方法确定的50年重现期雪压; 对雪荷载敏感的结构,必须采用百年重现期的雪压。
7.1.3全国各城市基本雪压值应采用本规范附录e表E.5重现期r为50年的值。 城市或建设点的基本雪压值未在本规范表E.5中列出的,基本雪压值应按本规范附录e规定的方法,根据当地年最大雪压值或雪深资料,按基本雪压值定义,经统计分析确定,分析时不考虑样品数量的影响当地无雪压和雪深资料的,也可根据附近地区规定的基本雪压或长期资料,对照本规范附录e中图纸E.6.1全国基本雪压分布图近似确定,可通过气象和地形条件对比分析确定。
7.1.4山区雪荷载应通过实际调查确定。 在没有实测资料的情况下,可采用与当地开阔平整地面相邻的雪荷载值乘以系数1.2。
7.1.5雪荷载组合值系数应取0.7; 频率值系数可以取0.6; 准永久值系数根据雪荷载类别、和的不同,分别取0.5、0.2和0; 雪荷载类别应按本规范附录E.5或附图E.6.2的规定采用。
7.2屋面积雪分布系数
7.2.1屋面积雪分布系数应根据不同类型屋面形式,按表7.2.1采用。
注( 1第2项的双面屋面,只有在2030时才能采用不均匀分布。
2第四、五项仅适用于坡度25的一般工业厂房屋面。
3第七项双层双面屋面或拱形屋面,25或f/l0.1时,仅采用均匀分布。
4屋面间积雪分布系数可参照第7项规定采用。
7.2.2设计建筑结构及屋面承重构件,应按以下规定采用积雪分布情况: 1根据顶板和檩条积雪不均匀分布的最不利情况采用; 2屋面和拱棚应分别按全跨积雪均匀分布、不均匀分布和半跨积雪均匀分布最不利情况采用; 3框架和柱可在积雪整体均匀分布的情况下采用。
8风荷载
8.1风荷载标准值及基本风压
8.1.1垂直于建筑物表面的风荷载标准值应按以下规定确定: 1计算主要受力结构时,按下式计算:
wk=zszw0 [8.1.1-1]
式中: wk—风荷载标准值( kN/m2 );
z-高度z处的风振系数;
s—风荷载体型系数;
z-风压高度变化系数;
w0—基本风压。
2计算围护结构时,按下式计算:
wk=gzslzw0 [8.1.1-2]
式中,gz—高度z下阵风系数;
sl—风荷载局部体型系数。
8.1.2基本风压应采用本规范规定的方法规定的50年重现期风压。 但是,必须小于0.3kN/m2。 高层建筑、高耸结构和其他对风荷载敏感的结构,应当适当提高基本风压的取值,并符合有关结构设计规范的规定。
8.1.3全国各城市基本风压值应采用本规范附录e表E.5重现期r为50年的值。 城市或建设场所基本风压值未在本规范表E.5中列出的,基本风压值应按照本规范附录e规定的方法,根据基本风压定义和当地年最大风速资料,经统计分析确定,分析时考虑样品数量的影响。 当地无风速资料的,也可根据邻近地区确定的基本风压或长期资料,对照本规范附录e中图纸E.6.3全国基本风压分布图近似确定,可通过气象和地形条件对比分析确定。
8.1.4风荷载组合值系数、频率值系数和准永久值系数可分别取0.6、0.4和0.0。
8.2风压高度变化系数
8.2.1对于平坦或略有起伏的地形,风压高度的变化系数应根据地面粗糙度类型按表8.2.1确定。 地面粗糙度分为a、b、c、d四种。 a类是指近海海面和海岛、海岸、湖滨和沙漠地区; b类是指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋稀疏的乡镇; c类指有密集建筑群的城市市区; D类指有密集建筑群、房屋较高的城市市区。
8.2.2对于山区建筑物,风压高度的变化系数除可根据平坦地面粗糙度类型在本规范表8.2.1中确定外,还应考虑地形条件的修正。 修正系数应按照以下规定采用。 1对于山坡,修正系数应按以下规定采用: 1 (顶部b的修正系数可根据以下公式计算。
[8.2.2]
式中tan——山峰或斜坡上风侧坡度; 谭& amp; gt; 0.3时,取0.3;
——系数对山峰取2.2,对山坡取1.4;
H——山顶或斜坡全高( m;
z——建筑物计算位置距离建筑物地面的高度( m; z2.5H时,设z=2.5H。
关于山峰和斜坡的其他部位,如图8.2.2所示,可以通过的线性内插来确定a、c中的校正系数A、C为1的AB之间和BC之间的校正系数。
2山间盆地、谷地等封闭地形可选0.75~0.85;
3与风向一致的谷口、山口可以在1.20~1.50选择。
8.2.3对于远海海面和海岛建筑物或构筑物,风压高度的变化系数除可根据a类粗糙度种类在本规范表8.2.1中确定外,还应考虑表8.2.3所示的修正系数。
8.3风荷载体型系数
8.3.1房屋和构筑物的风荷载体型系数,可按下列规定采用: 1房屋和构筑物可与表8.3.1中体型类同时按表8.3.1的规定采用。 2房屋和构筑物与表8.3.1中体型不同的,可按有关资料采用; 如无资料,应通过风洞试验确定; 3重要复杂体型的房屋和构筑物需通过风洞试验确定。
8.3.2多座建筑物特别是群高层建筑物相互间距较近时,应考虑风力相互干扰的群体效应,一般可将单座建筑物体型系数s乘以相互干扰系数。 相互干扰系数可以规定如下。 当一对矩形平面高层建筑、单一干涉建筑和干涉建筑高度相近时,根据干涉建筑的位置不同,顺风风荷载可以选择在1.00~1.10,侧风风荷载可以选择在1.00~1.20; 2其他情况可根据类似条件风洞试验资料确定,必要时可通过风洞试验确定。
8.3.3计算围护构件及其连接的风荷载时,可按以下规定采用局部体型系数s1: 1封闭式矩形平面房屋的墙面和屋面,可按表8.3.3的规定采用; 2檐口、雨门、遮阳板、边饰条等突出构件,取-2.0; 3其他房屋和构筑物可按本规范第8.3.1条规定的体型系数的1.25倍取值。
8.3.4计算不直接承受风荷载的围护构件风荷载时,局部体型系数s1可按构件从属面积减小,减小系数按以下规定采用: 1从属面积为1m2以下时,降低系数取1.0; 2从属面积25m2以上时,墙面折减系数取0.8,局部体型系数绝对值大于1.0的屋面面积折减系数取0.6,其他屋面面积折减系数取1.0; 3从属面积大于1m2小于25m2时,墙面和绝对值大于1.0的屋面局部体型系数可采用对数插值,按下式计算局部体型系数:
8.3.5计算围护构件风荷载时,建筑物内部压力的局部体型系数可按以下规定采用: 1密闭式建筑物在其外表面风压正负情况下应为-0.2或0.2。 2只在一面墙上有主导洞口的建筑物,应按下列规定采用: 1 )开孔率大于0.02且在0.10以下时,取0.4s1。 2 )开孔率大于0.10且在0.30以下时,定为0.6s1; 3 )开孔率大于0.30时,取0.8s1。 3其他情况下,应按开放式建筑物的s1取值。 注: 1主导洞门开孔率是指单个主导洞口面积与其壁面总面积之比; 2 s1应取主洞口对应位置的值。 8.3.6建筑结构风洞试验,其试验设备、试验方法和数据处理应符合有关规范的规定。
8.4顺风的风振和风振系数
8.4.1对于高度大于30m、高宽比大于1.5的房屋,以及基本自激振荡周期T1大于0.25s的各种高耸结构,应考虑风压脉动对结构顺风向风振的影响。 顺风风振响应的计算应按照结构随机振动理论进行。 对符合本规范第8.4.3条规定的结构,可采用风振系数法计算其顺风风荷载。 注: 1结构自激振荡周期应按结构动力学计算; 的基本自激振荡周期T1可以按照附录f计算; 2高层建筑顺风向风振动加速度可按本规范附录j计算。
8.4.2对于风敏感或跨度超过36m的柔性屋面结构,应考虑风压脉动对结构风振的影响。 屋盖结构的风振响应宜根据风洞实验结果通过随机振动理论计算确定。
8.4.3对于高层建筑和框架、塔架、烟囱等高耸结构,只能考虑结构第一振型的影响,结构顺风风荷载可按公式(8.1.1-1)计算。 z高度处的风振系数z可通过下式计算。
[8.4.3]
式中g——峰因子,优选2.5;
I10——为10m高度处湍流强度,对应A、B、C和D类地面粗糙度,可分别取0.12、0.14、0.23和0.39;
R——脉动风荷载的共振分量因子;
Bz——脉动风荷载的背景分量因子。
8.4.4脉动风荷载的共振分量因子可按下式计算:
式中f1——结构的一阶自激振荡频率;
kw——地面粗糙度修正系数,a级、b级、c级、d级地面粗糙度分别取1.28、1.0、0.54、0.26;
1——结构阻尼比为钢结构0.01,有填充墙的钢结构房屋0.02,钢筋混凝土及砌体结构0.05,其他结构可根据工程经验确定。
8.4.5脉动风荷载的背景分量因子可按下式计算:
1对于体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑和高耸结构,可按以下公式计算:
[8.4.5]
式中1(z ) ——结构的一阶振型;
H——结构总高度( m )相对于A、B、C、D类地面粗糙度,h可取值分别不超过300m、350m、450m、550m;
z——动脉风荷载垂直相关系数;
x——动脉风荷载水平相关系数;
k、( 1——系数按照表8.4.5取值。
对于风顶面和侧风面宽度沿高度呈直线或近直线变化、质量沿高度连续规律变化的高耸结构,应采用公式(8.4.5)计算的背景成分因子Bz乘以修正系数B和v。 B为构筑物z高度处迎风面宽度b(z )与底面宽度b )0)之比,v可按表8.4.5-2确定。
8.4.6脉动风荷载的空间相关系数可按以下规定确定:
1垂直方向的相关系数可按下式计算。
[8.4.6-1]
H——结构总高度( m )相对于A、B、C、D类地面粗糙度,h可取值分别不超过300m、350m、450m、550m;
2水平方向的相关系数可以通过以下公式计算。
[8.4.6-2]
中: B——结构风顶面宽度( m )、b
2H。
3相对于风上面宽度小且高耸的结构,水平方向的相关系数可以设为x=1
8.4.7模态系数通过结构动力计算确定。 对于外形、质量、刚度随高度连续规律变化的垂直悬臂高耸结构和沿高度比较均匀的高层建筑,振型系数1(z )也可根据相对高度z/H按附录g确定。
8.5横向风向和扭转风振
8.5.1对于横向风向风振作用效果明显的高层建筑物及狭长圆形截面构筑物,宜考虑横向风向风振的影响。
8.5.2横向风向风振的等效风荷载可按以下规定采用: 1对于平面或立面复杂高层建筑和高耸结构,横向风向风振等效风荷载wLK应通过风洞试验确定,也可对照有关资料确定。 2对于圆形截面的高层建筑物和构筑物,跨临界强风共振(涡脱落)引起的横向风向风振的等效风荷载wLK可按本规范附录H.1确定; 3对于矩形截面和凹角或切角矩形截面的高层建筑,其横向风向风振等效风荷载wLK可按本规范附录H.2确定。 注:高层建筑横向风向风振加速度可按本规范附录j计算。
8.5.3圆形截面结构按以下规定对不同雷诺数Re情况进行横向风向风振(涡脱落)验证:
Re&; lt; 3105且结构顶部风速vH大于vcr时,可发生亚临界微风共振。 在这种情况下,可以在结构上采取防震措施,或者将结构临界风速vcr控制在15m/s以上。
当Re3.5106,且结构顶部风速vH的1.2倍大于vcr时,可能发生跨临界强风共振,此时需要考虑横向风向风振的等效风荷载。
3诺数为3105Re&; lt; 3.5106时,产生超临界范围的风振,可以不处理。
4雷诺数Re可以由以下公式确定。
Re=69000vD [8.5.3-1]
式中v——的计算中使用的风速为临界风速值vcr;
D——结构的截面直径( m )在结构的截面沿高度缩小时)倾斜度为0.02以下时,可以近似取结构高度2/3的直径。
5临界风速vcr和结构顶部风速vH可以用以下公式求出。
[8.5.3-2]
[8.5.3-3]
式中Ti——结构的第I模式型自激振荡周期在管理亚临界微风共振时取基本自激振荡周期T1;
St——斯特劳哈数,对圆截面结构为0.2;
H——结构顶部风压高度变化系数;
w0——基本风压( kN/m2;
——空气密度( kg/m3 )。
8.5.4对于扭转风振作用效果明显的高层建筑和高耸结构,应考虑扭转风振的影响。
8.5.5扭风振动等效风荷载可按以下规定采用:
对于体型复杂、质量和刚度有明显偏心的高层建筑,扭风振动等效风荷载wTk最好通过风洞试验确定,相关资料也可作为参考。
对于质量和刚度对称的矩形截面高层建筑,扭风振动等效风荷载wTk可按附录H.3确定。
8.5.6顺风风荷载、横向风向风振等效风荷载和扭转风振等效风荷载应按表8.5.6的规定组合。 表8.5.6中单位高度风力FDK、FLK及扭矩TTK的标准值按下式计算:
[8.5.6-1]
[8.5.6-2]
[8.5.6-3]
中) FDK——顺风单位高度风力标准值( KN/m );
FLK——横向风向单位高度风力基准值( KN/m );
TTK——单位高风引起的扭矩基准值( knm/m );
k1、k2——风上面、风下面风荷载标准值( KN/m2 );
LK、TK——横向风向风振和扭转风振的等效风荷载标准值( KN/m2 );
B——迎风面宽度( m )。
8.6阵风系数
8.6.1计算围护结构(包括门窗)风荷载时的阵风系数按表8.6.1确定。
9温度作用
9.1一般规定
9.1.1温度作用应考虑气温变化、太阳辐射及热源使用等因素,作用于结构或构件的温度作用用其温度变化表示。
9.1.2计算结构或构件的温度作用效应时,应采用材料的线膨胀系数T。 常用材料的线膨胀系数可按表9.1.2采用。
9.1.3温度作用组合值系数、频率值系数和准永久值系数可分别取0.6、0.5和0.4。
9.2基本气温
9.2.1基本气温可采用按本规范附录e规定方法确定的50年重现期月平均最高气温Tmax和月平均最低气温Tmin。 全国各城市基本气温值可按本规范附录e表E.5采用。 城市或建设地点的基本气温值未在本规范附录e中列出的,基本气温值可根据当地气象台站记录的气温资料,按附录e规定的方法通过统计分析确定。 当地无气温资料的,也可根据附近地区规定的基本气温,对照本规范附录e中的图E.6.4和图E.6.5近似确定,可通过气象和地形条件对比分析确定。
9.2.2对于金属结构等对气温变化敏感的结构,宜考虑极端气温的影响,基本气温Tmax和Tmin可根据当地气候条件适当增减。
9.3均匀温度作用
9.3.1均匀温度作用标准值应按以下规定确定: 1针对结构最大温升情况,均匀温度作用标准值按下式计算:
[9.3.1-1]
式中:
Tk——均匀温度作用标准值();
Ts、max——结构最高平均温度();
T0、min——结构的最低初始温度();
2针对结构最大降温情况,温度作用标准值按下式计算:
[9.3.1-2]
式中,Ts、min——结构的最低平均温度();
T0、max——结构的最高初始平均温度()。
9.3.2结构的最高平均温度Ts、max和最低平均温度Ts、min宜分别根据基本气温Tmax和Tmin用热工原理确定。 有围护的室内结构,结构平均温度应考虑室内外温差的影响; 对于暴露在室外的结构或施工中的结构,最好根据结构的方向和表面吸热的性质考虑太阳辐射的影响。
9.3.3结构的最高初始平均温度T0、max和最低初始平均温度T0、min根据结构的合拢或约束时间确定,或根据施工时结构可能出现的温度根据不利情况确定。
10意外载荷
10.1一般规定
10.1.1偶发性荷载应包括爆炸、碰撞、火灾和其他偶发性灾害引起的荷载。 本章的规定仅适用于爆炸和冲击载荷。
10.1.2采用偶发性荷载作为结构设计主要荷载时,允许结构局部构件破坏时,应保证偶发性荷载不会导致结构连续倒塌。
10.1.3偶然荷载的荷载设计值可直接取本章规定方法确定的偶然荷载标准值。
10.2爆炸
10.2.1炸药、瓦斯、粉尘等引起的爆炸荷载应采用等效静力荷载。
10.2.2在常规炸药爆炸动载荷作用下,结构构件等效平均静力载荷标准值可按下式计算:
[10.2.2]
式中qce——作用于结构构件的等效均布静力荷载标准值;
pc——作用于结构构件的均布动载荷的最大压力可参考《人民防空地下室设计规范》(50038-2005 )第4项。
3.2和4.3.3条有关规定采用;Kdc——动力系数,根据构件在均布动荷载作用下的动力分析结果,按最大内力等效的原则确定。
注:其它原因引起的爆炸,可根据其等效TNT装药量,参考本条方法确定等效均布静力荷载。
10.2.3 对于具有通口板的房屋结构,当通口板面积AV与爆炸空间体积V之比在0.05~0.15之间且体积V小于1000m3时,燃气爆炸的等效均布静力荷载pk可按下列公式计算并取其较大值:
[10.2.3-1]
[10.2.3-2]
式中pV——通口板(一般指窗口的平板玻璃)的额定破坏压力(kN/m2);
AV——窗户面积(m2);
V——爆炸空间的体积(m3)。
10.3 撞 击
10.3.1 电梯竖向撞击荷载标准值可在电梯总重力荷载的(4~6)倍范围内选取。
10.3.2 汽车的撞击荷载可按下列规定采用:
1 顺行方向的汽车撞击力标准值Pk(kN)可按下式计算:
[10.3.2]
式中 m——汽车质量(t),包括实际车重加载重;
v——车速(m/s);
t——撞击时间(s)。
2 撞击力计算参数m、v、t和荷载作用点位置宜按照实际情况采用;当无数据时,汽车质量可取15t,车速可取22.2m/s,撞击时间可取1.0s;小型车和大型车的撞击力荷载作用点位置可分别取位于路面以上0.5m和1.5m处。
3 垂直行车方向的撞击力标准值可取顺行方向撞击力标准值的0.5倍,二者不考虑同时作用。
10.3.3直升飞机非正常着陆时引起的撞击荷载可按下列规定采用:
1 竖向等效静力撞击力标准值Pk(kN)可按下式计算:
[10.3.3]
式中 C——系数,取3kN⋅kg-0.5;
m——直升机的质量(kg)。
2 竖向撞击力的作用范围宜包括停机坪内任何域以及停机坪边缘线7m之内的屋顶结构。
3 竖向撞击力的作用区域为2m2m。附录A 常用材料和构件的自重
附录B 消防车活荷载考虑覆土厚度影响的折减系数
B.0.1 当考虑覆土对楼面消防车活荷载的影响时,可对楼面消防车活荷载标准值进行折减,折减系数可按表B.0.1、表B.0.2采用。
表B.0.1 单向板楼盖楼面消防车活荷载折减系数
表B.0.2 双向板楼盖楼面消防车活荷载折减系数
B.0.2 板顶折算覆土厚度应按下式计算:
[B.0.2]
式中:s——覆土厚度(m);
——覆土应力扩散角,不大于45。
附录C 楼面等效均布活荷载的确定方法
C.0.1 楼面(板、次梁及主梁)的等效均布活荷载,应在其设计控制部位上,根据需要按内力、变形及裂缝的等值要求来确定。在一般情况下,可仅按内力的等值来确定。
C.0.2 连续梁、板的等效均布活荷载,可按单跨简支计算。但计算内力时,仍应按连续考虑。
C.0.3 由于生产、检修、安装工艺以及结构布置的不同,楼面活荷载差别较大时,应划分区域分别确定等效均布活荷载。
C.0.4 单向板上局部荷载(包括集中荷载)的等效均布活荷载可按下列规定计算:
1 等效均布活荷载qe可按下式计算:
[C.0.4-1]
式中 l——板的跨度;
b——板上荷载的有效分布宽度,按本附录C.0.5确定;
Mmax——简支单向板的绝对最大弯矩,按设备的最不利布置确定。
2 计算maxM时,设备荷载应乘以动力系数,并扣去设备在该板跨内所占面积上,由操作荷引起的弯矩。
C.0.5 单向板上局部荷载的有效分布宽度b,可按下列规定计算:
1 当局部荷载作用面的长边平行于板跨时,简支板上载的有效分布宽度b为 (图C.0.5—1) :
2 当荷载作用面的长边垂直于板跨时,简支板上荷载的有效分布宽度b为(图C.0.5—2):
式中 l——板的跨度;
bcx、bcy——荷载作用面平行和垂直于板跨的计算宽度,分别取bcx=btx+2s+h,bcy=bty+2s+h,其中btx为荷载作用面平行于板跨的宽度,bty为荷载作用面垂直于板跨的宽度,s为垫层厚度,h为板的厚度。
3 当局部荷载作用在板的非支承边附近,即d<b/2时(图C.0.5—1),荷载的有效分布宽度应予折减,可按下式计算:
式中b′——折减后的有效分布宽度;
d——荷载作用面中心至非支承边的距离。
4 当两个局部荷载相邻而e<b时,荷载的有效分布宽度应予折减,可按下式计算(图C.0.5—3):
式中 e——相邻两个局部荷载的中心间距。
5 悬臂板上局部荷载的有效分布宽度(图C.0.5-4)按下式计算:
C.0.6 双向板的等效均布荷载可按与单向板相同的原则,按四边简支板的绝对最大弯矩等值来确定。
C.0.7 次梁(包括槽形板的纵肋)上的局部荷载应按下列规定确定等效均布活荷载: 1 等效均布活荷载应取按弯矩和剪力等效的均布活荷载中的较大者,按弯矩和剪力等效的均布活荷载分别按下列公式计算:
[C.0.7-1]
[C.0.7-2]
式中 s——次梁间距;
l——次梁跨度;
Mmax,Vmax——简支次梁的绝对最大弯矩与最大剪力,按设备的最不利布置确定。
2 按简支梁计算Mmax与Vmax时,除了直接传给次梁的局部荷载外,还应考虑邻近板面传来的活荷载(其中设备荷载应考虑动力影响,并扣除设备所占面积上的操作荷载),以及两侧相邻次梁卸荷作用。
C.0.8 当荷载分布比较均匀时,主梁上的等效均布活荷载可由全部荷载总和除以全部受荷面积求得。
C.0.9 柱、基础上的等效均布活荷载,在一般情况下,可取与主梁相同。
附录D 工业建筑楼面活荷载
D.0.1 一般金工车间、仪器仪表生产车间、半导体器件车间、棉纺织车间、轮胎厂准备车间和粮食加工车间的楼面等效均布活荷载,可按表D.0.1-1~表D.0.1-6采用。
附录E 基本雪压、风压和温度的确定方法
E.1 基本雪压
E.1.1 在确定雪压时,观察场地应符合下列规定: 1 观察场地周围的地形为空旷平坦; 2 积雪的分布保持均匀; 3 设计项目地点应在观察场地的地形范围内,或它们具有相同的地形; 4 对于积雪局部变异特别大的地区,以及高原地形的山区,应予以专门调查和特殊处理。
E.1.2 雪压样本数据应符合下列规定: 1 雪压样本数据应采用单位水平面积上的雪重(kN/m2); 2 当气象台站有雪压记录时,应直接采用雪压数据计算基本雪压;当无雪压记录时,可采用积雪深度和密度按下式计算雪压s:
s=hg [E.1.2]
式中:h——积雪深度,指从积雪表面到地面的垂直深度(m); ——积雪密度(t/m3); g——重力加速度,9.8m/s2。 3 雪密度随积雪深度、积雪时间和当地的地理气候条件等因素的变化有较大幅度的变异,对于无雪压直接记录的台站,可按地区的平均雪密度计算雪压。
E.1.3 历年最大雪压数据按每年7月份到次年6月份间的最大雪压采用。
E.1.4 基本雪压按E.3中规定的方法进行统计计算,重现期应取50年。
E.2 基本风压
E.2.1 在确定风压时,观察场地应符合下列规定: 1 观测场地及周围应为空旷平坦的地形; 2 能反映本地区较大范围内的气象特点,避免局部地形和环境的影响。
E.2.2 风速观测数据资料应符合下述要求: 1 应采用自记式风速仪记录的10min平均风速资料,对于以往非自记的定时观测资料,应通过适当修正后加以采用。 2 风速仪标准高度应为10m;当观测的风速仪高度与标准高度相差较大时,可按下式换算到标准高度的风速v:
[E.2.2]
式中 z——风速仪实际高度(m);
vz——风仪观测风速(m/s);
——空旷平坦地区地面粗糙指数,取0.15。 3 使用风杯式测风仪时,必须考虑空气密度受温度、气压影响的修正。
E.2.3 选取年最大风速数据时,一般应有25年以上的风速资料;当无法满足时,风速资料不宜少于10年。观测数据应考虑其均一性,对不均一数据应结合周边气象站状况等作合理性订正。
E.2.4 基本风压应按下列规定确定:
基本风压0应根据基本风速按下式计算:
[E.2.4-1]
式中 v0——基本风速;
——空气密度(t/m3)。
2 基本风速v0应按本规范附录E.3中规定的方法进行统计计算,重现期应取50年。3 空气密度可按下列规定采用:1)空气密度可按下式计算:
[E.2.4-2]式中:t——空气温度(℃) p——气压(Pa); pvap——水汽压(Pa)。2)空气密度也可以根据所在地的海拔高度按下式近似估算:
[E.2.4-3]式中 z——海拔高度(m)
E.3 雪压和风速的统计计算
E.3.1 对雪压和风速的年最大值x均采用极值I型的概率分布,其分布函数为
式中形:x——年最大雪压或年最大风速样本;
u——分布的位置参数,即其分布的众值;——分布的尺度参数;
——样本的标准差;
——样本的标准值。
E.3.2 当由有限样本n的均值和标准差1作为和的近似估计时,分布参数u和应按下列公式计算:
式中 C1 ,C2——系数,见表E.3.2。
E.3.3 平均重现期为R的最大雪压和最大风速xR可按下式确定:
E.3.4 全国各城市重现期为10年、50年和100年的雪压和风压值可按表E.5采用,其他重现期R的相应值可根据10年和100年的雪压和风压值按下式确定:
E.4 基本气温
E.4.1 气温是指在气象台站标准百叶箱内测量所得按小时定时记录的温度。
E.4.2 基本气温根据当地气象台站历年记录所得的最高温度月的月平均最高气温值和最低温度月的月平均最低气温值资料,经统计分析确定。月平均最高气温和月平均最低气温可假定其服从极值Ⅰ型分布,基本气温取极值分布中平均重现期为50年的值。
E.4.3 统计分析基本气温时,选取的月平均最高气温和月平均最低气温资料一般应取最近30年的数据;当无法满足时,不宜少于10年的资料。
E.5
E.6 全国基本雪压、风压及基本气温分布图
E.6.1 全国基本雪压分布图见图E.6.1。
E.6.2 雪荷载准永久值系数分区图见图E.6.2。
E.6.3 全国基本风压分布图见图E.6.3。
E.6.4 全国基本气温(最高气温)分布图见图E.6.4。
E.6.5 全国基本气温(最低气温)分布图见图E.6.5。
附录F 结构基本自振周期的经验方式
F.1 高耸结构
F.1.1 一般高耸结构的基本自振周期,钢结构可取下式计算的较大值,钢筋混凝土结构可取下式计算的较小值:
式中 H——结构的高度(m)。
F.1.2 烟囱和塔架等具体结构的基本自振周期可按下列规定采用:
1 烟囱的基本自振周期可按下列规定计算
1)高度不超过60m 的砖烟囱的基本自振周期可按下式计算:
2)高度不超过150m 的钢筋混凝土烟囱的基本自振周期可按下式计算:
3)高度超过150m,但不超过210m的钢筋混凝土烟囱的基本自振周期可按下式计算:
式中 H——烟囱高度(m);
d——烟囱1/2 高度处的外径(m)。
2 石油化工塔架(图F.1.2)的基本自振周期可按下列规定计算:
1) 圆柱(筒)基础塔(塔壁厚不大于30mm)的基本自振周期可按下式计算:
式中: H——从基础底板或柱基顶面至设备塔顶面的总高度(m);
D0——设备塔的外径(m);对变直径塔,可按各段高度为权,取外径的加权平值。
2) 框架基础塔(塔壁厚不大于30mm)的基本自振周期可按下式计算:
3) 塔壁厚大于30mm 的各类设备塔架的基本自振周期应按有关理论公式计算。
4) 当若干塔由平台连成一排时,垂直于排列方向的各塔基本自振周期T1 可采用主塔(即周期最长的塔)的基本自振周期值;平行于排列方向的各塔基本自振周期T1 可采用主塔基本自振周期乘以折减系数0.9。
F.2 高层结构
F.2.1 一般情况下,高层建筑的基本自振周期可根据建筑总层数近似地按下列规定采用:
1 钢结构的基本自振周期可按下式计算:
式中:n——建筑总层数。
2 钢筋混凝土结构的基本自振周期可按下式计算:
F.2.2 钢筋混凝土框架、框剪和剪力墙结构的基本自振周期可按下列规定采用:
1 钢筋混凝土框架和框剪结构的基本自振周期可按下式计算:
2 钢筋混凝土剪力墙结构的基本自振周期可按下式计算:
式中:H——房屋总高度(m);
B——房屋宽度(m)。
附录G 结构振型系数的近似值
G.0.1 结构振型系数应按实际工程由结构动力学计算得出。一般情况下,对顺风向响应可仅考虑第1振型的影响,对圆截面高层建筑及构筑物横风向的共振响应,应验算第1至第4振型的响应。本附录列出相应的前4个振型系数。
G.0.2 迎风面宽度远小于其高度的高耸结构,其振型系数可按表G.0.2采用。
G.0.3 迎风面宽度较大的高层建筑,当剪力墙和框架均起主要作用时,其振型系数可按表G.0.3 采用。
G.0.4 对截面沿高度规律变化的高耸结构,其第1 振型系数可按表G.0.4 采用。
注:表中BH、B0分别为结构顶部和底部的宽度
附录H 横风向及扭转风振的等效风荷载
H.1 圆形截面结构横风向风振等效风荷载
H.1.1 跨临界强风共振引起在z高度处振型j的等效风荷载标准值可按下列规定确定:
1 等效风荷载Lk,j(kN/m2)可按下式计算:
式中:j——计算系数;
vcr——临界风速,按公式(8.5.3—2)计算;
j(z) —结构的j振型系数,由计算确定或参考附录G确定;
j—结构第j振型的阻尼比;对第1 振型,钢结构取0.01,钢结构房屋取0.02,混凝土与砌体结构取0.05;对高振型的阻尼比,若无实测资料,可近似按第1振型的值取用。
2 临界风速起始点高度H1可按下式计算:
式中:——地面粗糙度指数,对A、B、C和D四类分别取0.12、0.15、0.22和0.30;
vH——结构顶部风速(m/s)按公式8.5.3-3计算。
注:校核横风向风振时所考虑的高振型序号不大于4,对一般悬臂型结构,可只取第1或第2个振型。
3 计算系数j可按表H.1.1确定。
H.2 矩形截面结构横风向风振等效风荷载
H.2.1 矩形截面高层建筑当满足下列条件时,可按本节的规定确定其横风向风振等效风荷载: 1 建筑的平面形状和质量在整个高度范围内基本相同;
H.2.2 矩形截面高层建筑横风向风振等效风荷载标准值可按下式计算:
式中wLk——横风向风振等效风荷载标准值(kN/m2),计算横风向风力时应乘以迎风面的面积。
g——峰值因子,可取2.5;
C'L——横风向风力系数;
RL——横风向共振因子。
H.2.3 横风向风力系数可按下列公式计算:
式中,Cm——横风向风力角沿修正系数,按H.2.5条的规定采用;
——风剖面指数,A、B、C、D四类风场分别为0.12、0.15、0.22和0.3;
CR——地面粗糙度系数,对应A、B、C和D类粗糙度分别取0.236、0.211、0.201和0.197。
H.2.4 横风向共振因子可按下列规定确定:
1 横风向共振因子RL按下列公式计算:
式中SFL——无量纲横风向一阶广义力功率谱;
KL——振型修正系数;
1——结构第一阶振型阻尼比;
a1——结构横风向第一阶振型气动阻尼比;
Csm——横风向力谱的角沿修正系数,按H.2.6条确定;
式中fL1——结构横风向第一阶自振频率。
H.2.5 角沿修正系数Cm和Csm可按下列规定确定: 1 对于横截面为标准方形或矩形的高层建筑,Cm和Csm取1.0;
2 对于图H.2.5所示的削角或凹角矩形截面,横风向风力系数的角沿修正系数Cm可按下式计算:
式中:b——削角或凹角修正尺寸(m)(参见图H.2.5)。
3 对于图H.2.5所示的削角或凹角矩形截面,横风向广义风力功率谱的角沿修正系数Csm按表H.2.5取值。
注:1 A类地面的粗糙度Csm可按B类取值;
2 C类地面的粗糙度Csm可按B类和D类的插值取值。
H.3 矩形截面结构扭转风振等效风荷载
H.3.1矩形截面高层建筑当满足下列条件时,可按本节的规定确定其扭转风振等效风荷载:
1 建筑的平面形状和质量在整个高度范围内基本相同;
2 刚度或质量的偏心率(偏心距/回转半径)小于0.2;
3
其中TT1为结构第一阶扭转自振周期(S),应按结构动力计算确定。
H.3.2 矩形截面高层建筑扭转风振等效风荷载标准值可按下式计算:
式中:TK——扭转风振等效风荷载标准值(kN/m2),扭矩计算应乘以迎风面面积和宽度;
H——高度H处的风压高度变化系数;
g——峰值因子,可取2.5;
TC′——风致扭矩系数;
RT——扭转共振因子;
H.3.3 扭矩系数按下式计算:
H.3.4 扭转共振因子可按下列规定确定:
1 扭转共振因子可按下式计算:
式中FT——扭矩谱能量因子;
KT——扭转振型修正系数;
r——结构的回转半径(m)。
2 扭转谱能量因子FT可根据深宽比D/B和扭转折算频率
按图H.3.4确定。扭转折算频率
按下式计算:
式中:fT1——结构第1阶段扭转自振频率(Hz)
附录J 高层建筑顺风向和横风向风振加速度计算
J.1 顺风向风振加速度计算
J.1.1 体型和质量沿高度均匀分布的高层建筑,顺风向风振加速度可按下式计算:
式中:
D,z——高层建筑z高度顺风向风振加速度(m/s2);
g——峰值因子,可取2.5;
Ⅰ10——10m高度名义湍流速,对应A、B、C和D类地面粗糙度,可分别取0.12、0.14、0.23和0.39;
R——重现期为R年的风压(KN/m2),可按本规范附录E公式(E.3.3)计算;
B——迎风面宽度(m);
m——结构单位高度质量(t/m);
z——风压高度变化系数;
s——风荷载体型系数;
Bz——脉动风荷载的背景分量因子,按本规范公式(8.4.5)计算;
a——顺风向风振加速度的脉动系数。
J.1.2 顺风向风振加速度的脉动系数
a可根据结构阻尼比
1和系数x1,按表J.1.2确定。系数x1按本规范公式(8.4.4-2)计算。
J.2 横风向风振加速度计算
J.2.1 体型和质量沿高度均匀分布的矩形截面高层建筑,横风向风振加速度可按下式计算:
式中:L.z——高层建筑z高度横风向风振加速度(m/s2);
g——峰值因子,可取2.5;
R——重现期为R年的风压(kn/m2),可按本规范附录E第E.3.3的规定计算;
B——迎风面宽度(m);
m——结构单位高度质量(t/m);
uH——结构顶部风压高度变化系数;
SFL——无量纲横风向广义风力功率谱,可按本规范附录H第H.2.4条确定;
Csm——横风向风力谱的角沿修正系数,可按本规范附录H第H.2.5条规定采用;
L1(z)——结构横风向第1阶阵型系数;
1——结构横风向第1阶阵型阻尼比;
a1——结构横风向第1阶阵型气动阻尼比,可按本规范附录H公式(H.2.4-3)计算
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