美国土木工程理由学会标准（ASCE7—95）关于计算风荷载的新规定

施．掷斓 嘶戬t 狞州 · 美国土木工程师学会 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 (ASCE7—95) 关于计算风荷载的新 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 一 j 美国土木工程师学会 (ASCE)最近发 布了 《房屋及其它结构最小设计荷载》的 1995年版本，它的编号为ASCE 7—95。 该标准是由按美国国家标准协会所批准 的规则组成并按该规则运作的委员会编制 的。规则通常要保证任何与标准有利害关系 的人都有机会参与标准的制订 ；委员会的成 员应由用户、厂方、官方以及有利害关系的 人员组成。 1989年开始起草有关风的规定，最终 商定的条款在对风荷载的预测方面有很明显 的改进。下面将讨论一些条款的变更及新规 定。包括来自科学院，工业部门，模式建筑 规范的代表和工程师们组成了风荷载工作 组。整个 ASCE 7委员会综合了众多研究人 员的工作成果和来 自不同行业的经验验证， 以及由各地收集到的 50年 上的风速数据。 李 铮校 "I-(4弓f 、卜 为了对新的方法进行验证，ASCE还将新规 定与现行规定进行了对比，也与其它国家标 准及实测数据进行了对比。 ASCE 7—88与 ASCE 7—95中有 关风速分布图的重要改变 ASCE 7—95的风速图提供的是 C类地 面 10m高处 3sec阵风风速的设计值，年超 越概率为0．02(50年平均重现期)；而 AS— CE7—88提供的是最大哩风速。ASCE作此 更改是因为美国国家气象服务中心不再采集 最大哩风速的数据，而国内大部分站台采集 的是 3see阵风风速数据，以此提供了更为 一 致的风速测度，为专业的建筑师一工程 师．建筑规范管理者，气象学者，新闻媒介 和公众所采用。 由于测量方式的改变，对 7—88和 7一 中．依然是欧洲标准化体系的决定性基础。 — — 它们向国内专业单位报导欧洲技术 规则的各种重要进展。 — — 它们通过参与 iso／IEC工作而使 国际标准不加任何修改地成为欧洲标准，进 而作为各国的国家标准采用。 — — 它们在国家一级实行公开的异议程 序，负责在国内征得普遍同意，井为国家所 接受。 — — 它们为每个人参与标准化工作，进 而为技术标准化的民主合法性做出重要贡 献。在许多范围内，采取欧洲集中的方法是 难以实现这一点的。 — — 它们为欧洲标准提供各种必需的语 言文本。 — — 它们负责迅速地将欧洲标准采用到 本国的国家标准中，并废止与之相矛盾的国 家标准。 — — 它们为用户提供广泛的标准化服 务。特别是，以国家标准的形式有针对性地 提供欧洲标准，以及在标准使用中提供咨询 和培训。目的是使这些国家中法定的和民间 的标准化技术知识资源，得以通过有逻辑关 系的文献数据库而开发出来。 (卓 平捕编自 (德 国标准化)) 35 维普资讯 http://www.cqvip.com 95风速图等值线的粗略比较有可能得出错 误的结论，即这一改变会引起风速明显的增 大，尤其在飓风区。实际上．飓风区风速的 最大增率仅为6％，由此造成弗罗里达州东 海岸的荷载增率为 12％。 风速图是根据 485个气象站采集的最大 阵风数据和美国海湾与大西洋海岸飓风预测 资料绘制的。对于非飓风区，阵风数据是由 全州范围内许多台站收集的．以减小抽样的 误差，而且收集来的数据采用 Fisher—Tip— Dett I型极值分布进行拟台。该方法给出的 风速与由诸台站测定的 5O年风速的区域平 均值相同。用 48个卅I东部 3／4地区的 5O年 风速整理出的等值线没有明显变化。9O和 85mph(40．2和 38、0m／s)之间沿着州界线 的区域划分，十分接近于 85mph(38．0m／ s)等值线 固此，不用州界线划分是没有 统计依据的。 飓风区的风速等值线是根据飓风的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 作出的．该分析包括飓风袭击海岸区域的 Monte Carlo模拟。海岸线用相距 5O海里的 离散点划分，对每个点由分析结果给出不同 超越概率的风速。由研究 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 中得到的风速 采用适当的阵风系数按规定时距换算成最大 阵风。大西洋上的飓风等值线是仅为插值 用。而且表示的是相当于陆地上 C类地面 的值。 飓风重要性系数 和 0 O1(平均重现期为 25和 100年)。 风荷载的减少和增加 风荷载与很多因素有关．其中包括风速， 风速平均时距，地面暴露系数，阵风效应系数 和压力系数。有些因素 如地面暴露系数和 阵风效应系数，与风速的平均时距有关。由 于ASCE 7—95的风速圉用的是 3-see阵风 速测度，阵风效应系数(G)和速度暴露系数 (K)在 ASCE 7—95中与在 ASCE 7—88中 是不同的。 对于主要抗风体系(MWFRS)，地面暴 露和阵风效应的综合系数(KG)的比较见表 1。对 MWFRS所作的附加假定为平均压力 系数与风速平均时距无关。在表 1中．下标 n 是指新的 ASCE 7—95。O是指旧的 ASCE 7—88 如表 1中的 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 所示，如果作用在 MWFRS上的风荷载新旧保持相同。(KG) 的比值 应 为 0、69。表 1中的数值说 明， (KG)的比值对 C类和 D类暴露条件在 0．64 和 0、68之间变化．这些 比值显然是很接近 的．每个系数都是各自独立确定的，而且 3see 阵风速度与最大哩风速的比值不再是常量。 表 1 对于主要抗风体系(MWFRS 风荷载系数的比较 ASCE 7—88规 定，飓风重要性 系数 1．O5是用于飓风海岸线的基本风速．并随 距离线性减小，到内陆 100哩处为 1．0。虽 然在ASCE 7—95中对此没有说明，实际上 假设 该飓风重要性系数已包含在风速图上 3see 阵风风速 内。 重要性系数是用来调整房屋及其它结构 的结构可靠度水平，以使其与 ASCE 7—95 第一节注明的房屋分类一致。重要性系数 0．87和 1．15分别对应于年超越概率 0．04 36 P =0．00256K J (Vk) G C (ASCE 7—95) ：0．00256K。(J。 ) (ASCE 7—88) ： J = f。 V3 =1．2V 壁王昼垦的丛Ⅳ』 假设： C =co P 0 K ：案K G 。v G。 。。 ⋯ 维普资讯 http://www.cqvip.com 比值 K (ASCE 7—95)／KeG (ASCE 7 88) 地面 上的高度 z (英呱) A类暴露 B类暴露 C娄暴露 D类暴露 0 15 0．91 0．75 O 68 0 64 30 0．88 0．74 0 67 0 64 60 0．84 0．72 0 67 0 64 90 0．82 0．71 0 67 0 65 140 0．81 0．7O 0 67 0 65 200 0 79 0．68 0．65 0 65 对于构件和围护结构，风荷载系数的比 较如表2所示。在 ASCE 7—95中，压力系 数是 与 阵 风效应 系数进 行 综 台考 虑 的 (GC) 并对构件和围护结构按 3sec阵风风 速加以调整。通过比较概括出一个比值 Kn／ Ko。由表 2中的公式可见，若两个版本的 风荷载相同，Kn／Ko比值应为 0、96。对于 C类和D类的暴露条件 表中给出的比值在 0．80和 1、O6之间变化。 表 2 对于构件和围护结构 风荷载系数的比较 P =0、00256K I (V3 ) G C (ASCE 7—95) =0、00256Ko(IoVfm) G。 (ASCE 7—88) 假设： =Io。 V = 1．2V 对于房屋的构件和围护结构 (GC)以下述系数调整 Pn 。 = (Gc)以下述系数调整： =o．72 ! ．44 1 -! 2 KoGo 比值 Kz(AsCE 7 95)／K2(ASCE 7—88) 地面以上的高度 z (英昵) A类暴露 B类暴露 C类暴露 D粪暴露 0 15 2 67 1．54 I．06 0 86 30 2 21 1．40 1 00 0＆5 60 1 83 1．25 0 95 O 83 90 1 63 1 17 0．93 0 82 140 1．47 1．10 0．89 0 81 200 1．34 1 03 0．87 0 80 新的地形系数 为了考虑风速由于地形特点 (例如孤立 的山峰或山坡)而提高，困而增加了一个新 的地形系数。地形的特征是由两个参数来描 述：山峰或山坡的高度和山顶与山半高处的 水平距离 (Lh)。地形系数的取值取决于离 山顶的距离和地面以上的高度。 阵风效应系数 阵风效应系数是考虑由风脉动／结构相 互作用引起的顺风向荷载效应，它也考虑柔 性房屋和结构由于动力放大形成的顺风向荷 载效应，但它不包括横风向荷载效应分量，旋 涡脱落，由驰振(galloping)或拢振(flutter)形 成的不稳定性，或动力扭转效应。对于在阵 风效应系数中没有考虑而对此荷载效应叉很 敏感的结构，应参考有关资料或由风洞试验 获得有关资料。 对于刚性结构阵风效应系数应小于 1， 因为基本 风速是 3sec阵风速。湍流的大小 与房屋或其它结构的相关性是必需考虑的参 数，在阵风效应系数较小的情况下，湍流状态 的风对于很大表面积的房屋缺乏相关性。在 A类和B类暴露条件下，高度湍流的风与房 屋尺度的相关性很小，困此，阵风效应系数 (0．80)与 C类和 D类暴露条件下的(0．85) 相比要小。 K K 。 n =。．96 速度压的暴露系数 37 维普资讯 http://www.cqvip.com 暴露类别和梯度高度在 ASCE 7 95与 ASCE 7 88中是相同的，但是，指数规律的幂 为使其能适应3see阵风风速而有所改变。新旧 规范的指数规律的幂值示如表 3。这一变化的 综合效果是对B类和C类暴露条件下的剖面图 比在ASCE 7—88中的更为接近。 表 3 指敷规律的幂 压力系数 对主要抗风系统的压力系数划分为两大 类： 1．各种高度的房屋； 2、高度不超过 60ft的低层房屋。 在确定这些压力系数时，使用了两种明 显不同的方法。对各种高度的房屋，压力系 数是按传统的方法给出的 它反映房屋每个 表面上与风向有关的实际荷载，即垂直或平 行于屋脊线的风荷载。 对于高度不超过 60ft的低层房屋，不管 怎样，(GCpf)值代表的是“虚假”的荷载状 态。它还包含了所要求的结构作用(弯矩，剪 力，推力)，它们与风向和暴露条件无关。为 了适应所有的结构作用，房屋设计要对房屋 每个角边依次考虑到所有的风向。对于所有 屋面坡度，还要求分别考虑 A和 B两种荷载 情况，用以确定结构整体的最不利荷载。对 每个迎风角边要求分别考虑两种不同荷载条 件，以确定由结构系统抵抗的包括 扭转在内 的风作用。 对 B和 C两类暴露地形都在西安大略 大学内所进行的风洞试验中怍了校核，一般 来说，在这两类暴嚣条件下，所得的力分量和 弯矩等 是类似的，尽管 B类 暴露 地形 的 (GCpf)值比C类暴露地形的值为高，这是由 于 B类暴露地面上的速度压减小。对低层 房屋，按 C类暴露 地形由风洞得出(GCpf) 38 值；因此不管周围地形情况如何，都必须采用 C类暴露条件下的速度压力。最近 由 Eric Ho在西安大略大学所进行的全面的风洞试 验研究(1992)表明，当低层房屋(h<60ft)设 置在郊区的地面上(B类暴露 条件)，在多数 情况下，其压力值虽然显得很离散，但都比现 行标准中规定的还低。这个结果似乎说明对 于建立在 B类暴露 条件下的房屋作适当折 减是合理的。新规范对建立在 B类暴露条 件下的低层房屋主要抗风系统，容许计算压 力降低 15％。 为制订出一套适用于构件和围护结构设 计的压力系数，采用了一种包络方法，该方法 引入在传荷载至桁条的有效面积上点压力的 空间和时间的均值，与之相应的房屋模型是 允许在风洞中旋转 360度。包络法中的系 数做为房屋特定位置的函数随引发的局部压 力而变化。地面 上的高度，暴露 条件，尤 为重要的是局部的几何不连续性和部位相对 于房屋表面边界(墙，屋脊线)的位置都是包 络法的因素。这样，在设计应用中，风的方向 就不再考虑，将房屋表面“划区“反映最大压 力的包络成为可能。 所给出的内压系数值是由在西安大略大 学和科罗拉多州立大学的风洞试验以及得克 萨斯工业大学真型试验数据中获得。虽然风 洞试验主要是对低层房屋做的，但内压系数 可 认为是对任何高度的房屋都有效。 结 论 ASCE 7—95的风荷载规定在确定风荷 载方面有明显的改进，提出的增补资料和已 完成的新的科研成果，将进一步提高我们确 定风荷载的能力。 ASCE受委托来管理并修改 ASCE7，以 使其信息常新。只有应用最精确的荷载预 测，我们才能按国家建筑规范的目标保证安 全性和功能的水准。 c原文刊于美国《建筑标准化》1997年第 1期) 维普资讯 http://www.cqvip.com