中美风荷载的换算

中国水泥 2008.8 近年来随着我国生产和建设的发展,涉外工程日益 增加,为了适应各种工程的设计计算,需要有一些发达 国家风荷载 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 计算的对比资料。本文通过对比中国和 美国的风荷载计算规范来说明两国规范之间的异同,以 及工程设计中应注意的问题。 1 基本风压 按规定的地貌、高度、时距等测量的风速所确定的风压 称为基本风压,基本风压通常按以下规定条件定义。 1.1 标准高度的影响 风随高度而变化。离地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 越近,由于地表摩擦耗能 越大,因而平均风速越小。 1.2 标准地貌的规定 同一高度处的风速与地貌粗糙程度有关。地面粗糙 程度高,风能消耗多,风速则低。测定风速处的地貌要求 空旷平坦,一般应远离城市;大城市中心地区房屋密集, 对风的阻碍及摩擦均较大。 1.3 公称风速的时距 公称的风速实际是一定时间间隔内 (称为时距)的 平均风速。风随时间不断变化,常取某一规定时间内的 平均风速作为计算标准。时距太短,易突出风的脉动峰 值作用;时距太长,势必把较多的小风平均进去,致使最 大风速值偏低。 1.4 最大风速的样本时间 由于气候的重复性,风有着它的自然规律,每年季节性 地重复一次。因此,年最大风速最具有代表性。世界上绝大 多数国家,均取一年的最大风速 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 值为统计样本。 1.5 基本风速的重现期 取年最大风速为样本,可获得各年的最大风速。每 年的最大风速值是不同的。工程设计时,一般应考虑结 构在使用过程中几十年范围内,可能遭遇到的最大风 速。该最大风速不是经常出现,而是间隔一段时间后再 出现,这个间隔称为重现期。重现期越长,保证率越高。 2 非标准条件下风速或风压的换算 当建设场地没有给出基本风压值时,可按基本风压 定义,根据当地风速资料确定。基本风压是按照规定的 标准条件得到的。在 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 当地风速资料时,往往会遇到 实测风速的高度、时距、重现期不符合标准条件的情况, 因而有必要了解非标准条件与标准条件之间风速或风 压的换算关系。 2.1 不同高度换算 即使在同一地区,高度不同,风速也会不同。当实测 风速高度不足10m标准高度时,应由气象台站根据不同 高度风速的对比观测资料,并考虑风速大小的影响,给出 非标准高度风速与10m标准高度风速的换算系数。缺乏 观测资料时,实测风速高度换算系数也可按表1取值。 2.2 不同时距换算 时距不同,所求得的平均风速也不同。有时天气变 化剧烈,气象台站瞬时风速记录时距<10min,因此在某 些情况下,需要进行不同时距之间的平均风速换算。实 测结果表明,各种不同时距间平均风速的比值受到多种 因素影响,具有很大的变异性。不同时距与10min时距 风速换算系数可近似按表2取值。 应该指出,表中所列的是平均值。实际上许多因素 影响该比值,其中最重要的有: (1)平均风速值。实测表明,10min平均风速越小, 该比值越大。 (2)天气变化情况。一般天气变化越剧烈,该比值越 大。如雷暴大风最大,台风次之,而寒潮大风(冷空气)则 最小。 中美风荷载的换算 李春华 (中国建材装备有限公司,北京100037) 表1 实测风速高度换算系数 实测风速 高度(m) 4 6 8 10 12 14 16 18 20 高度换算 系数 1.1581.0851.0361.0000.9710.9480.9280.9100.895 表2 不同时距与10min时距风速换算系数 10min 5min 2min 1min 0.5min 20s 10s 5s 瞬时 1.00 1.07 1.16 1.20 1.26 1.28 1.35 1.39 1.50 实测风速时距 60min 时距换算系数 0.940 RESEARCH&DESIGN设计研究 62 2008.8CHINACEMENT 2.3 不同重现期换算 重现期不同,最大风速的保证率不同,相应的最大 风速值也不同。重现期的取值直接影响到结构的安全 度,对于风荷载比较敏感的结构,重要性不同的结构,设 计时有可能采用不同重现期的基本风压,以调整结构的 安全水准。不同重现期风速或风压之间的换算系数可按 表3取值。 3 两国规范风压表达式 3.1 中国荷载规范 《建筑结构荷载规范 GB50009-2001》中规定:垂直 于建筑表面上的风荷载标准值,应按下式计算: ωk=βzμsμzωo (1) 式中:ωk———风荷载标准值,kN/m2; βz———z高处的风振系数; μs———风荷载体型系数; μz———风压高度变化系数; ωo———基本风压,kN/m2。 关于基本风压,《建筑结构荷载规范 GB50009- 2001》规定:风荷载的基本风压,一般按当地空旷平坦地 面上10m高度处10min平均的风速观测数据,经统计概 率得出50年一遇最大值确定的风速 νo(m/s),再考虑相 应的空气密度,按式(2)确定的风压。 ωo= 1 2 ρνo2= γ 2g νo2 (2) 式中:ρ———空气密度(kg/m3); γ———空气单位体积重力(kN/m3) g———重力加速度(m/s2) νo———风速(m/s) 在标准大气压情况下,γ=0.012018kN/m3,g=9.80m/s2, 可得: ωo= γ 2g νo2= 0.012018 2×9.80 νo2= 1 1630 νo2(kN/m2) (3) 3.2 美国荷载规范 美国规范风荷载部分分主要抗风系统和构件及维护 结构两部分。兹介绍其中的主要抗风系统部分。主要抗风 系统是指用来支承次要构件及维护结构的主要结构构件 的组合,该系统主要承受来自相应间接位置的风荷载。 (1)设计风压 P(相当于我国 ωk)及风力 F(点风荷 载)公式(用于柔性房屋结构) P=qGCp (4) 式中:q———速度压力(注:相当我国的μzωo) G———阵风影响系数,由理论分析得到(注:相当 我国的βz) Cp———压力系数(注:相当我国的μs) (2)速度压力q 高度z处的速度压力应按下式计算: qz=0.00256Kz(Iν)2 (5) 式中:ν———基本风速,实为 νo,取3s时距,美国规范取C 类地貌(注:相当我国B类)、离地33ft(10m) 高处、年出现概率为 0.02(注:相当我国 50年一遇)的最大英里风速,基本风速不 得<70mi/h; I———重要性系数,该系数根据房屋结构的重要性 而确定; Kz———速度压力暴露系数,相当于我国规范的风 压高度变化系数μz。 0.00256———系数,γ 2g 值为 15℃(59℉)、海平面 气压为 101.325kPa(32英寸水银柱) 的标准大气下的空气质量密度与英 里每小时风速值相应的尺度。可由 下式求得: 1 2 (0.0765lbf/ft 2 32.2ft/s2 )×(mi h ×5280ft 1mi × 1h 3600s ) =0.00256 4 美国风速转换成中国风压 根据以上 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 可以看出:中美两国风荷载的基本风 压,都是根据最大值风速νo(m/s)推算出来的。两国是按 相同高度(地面上 10m处),相同重现期(50年一遇)最 大值确定的风速 νo(m/s),只有时距不同(中国是10min, 美国是3s)。因此由美国基本风速转换成中国基本风压 时,只需对时距进行换算,美国的 3s时距根据表2可以 按瞬时考虑,较之中国的 10min时距,美国的风速是中 国的1.5倍。代入式(3)即可得出下式: ωo= 1 1630 (ν'o/1.5)2(kN/m2)=0.45×(ν'o)2 (6) 式中:ωo———中国基本风压,kN/m2 νo———美国基本风速(m/s) 目前我国在国内外的工程建设正处在蓬勃发展阶段, 大量的新工程需进行合理全面的抗风设计计算,各国的风荷 载规范也在不断变化之中。上述分析和推导供对比参考。□ 表3 不同重现期与重现期为50年的基本风压换算系数 重现期(年) 100 60 50 40 30 20 10 5 重现期换算系数 1.10 1.03 1.00 0.97 0.93 0.87 0.77 0.66 63