《規(guī)范風(fēng)荷》word版

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1、2012新規(guī)范風(fēng)荷載計(jì)算及其在PKPM軟件中的實(shí)現(xiàn)引言相對(duì)于上一版規(guī)范GB50009-2001（以下簡稱2001規(guī)范），《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2012（以下簡稱2012規(guī)范)對(duì)風(fēng)荷載的計(jì)算方法做了較大的修改。其中不僅調(diào)整了風(fēng)壓高度變化系數(shù)和體型系數(shù)等靜力計(jì)算內(nèi)容，而且對(duì)風(fēng)振計(jì)算的內(nèi)容與方法做了大量的改進(jìn)和完善工作，這其中包括：修改了順風(fēng)向風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算表達(dá)式和計(jì)算參數(shù)，增加了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)振計(jì)算的原則規(guī)定；增加了橫風(fēng)向和扭轉(zhuǎn)風(fēng)振等效風(fēng)荷載計(jì)算的規(guī)定，增加了順風(fēng)向風(fēng)荷載、橫風(fēng)向及扭轉(zhuǎn)風(fēng)振等效風(fēng)荷載組合工況的規(guī)定；增

2、加高層建筑結(jié)構(gòu)順風(fēng)向及橫風(fēng)向風(fēng)振加速度計(jì)算等內(nèi)容。在風(fēng)荷載的計(jì)算中，除了少數(shù)工程通過風(fēng)洞試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)以外，大多數(shù)工程仍需要借助于軟件的自動(dòng)計(jì)算功能，這就需要由工程人員自行確定相關(guān)的參數(shù)，由于2012規(guī)范中風(fēng)荷載計(jì)算涉及的參數(shù)較2001規(guī)范明顯增多，且計(jì)算方法變得更加復(fù)雜，使得參數(shù)的選擇和對(duì)計(jì)算結(jié)果的定性校核變得比較困難，因此有必要對(duì)各參數(shù)的選擇和主要參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響進(jìn)行詳細(xì)的分析討論。在本文中，依據(jù)2012規(guī)范提供的計(jì)算方法，結(jié)合PKPM的軟件，討論了不同的參數(shù)設(shè)置和結(jié)構(gòu)的特征對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，并對(duì)規(guī)范中的重要條文，如適用范

3、圍等進(jìn)行了重點(diǎn)探討。1順風(fēng)向風(fēng)荷載2012規(guī)范關(guān)于順風(fēng)向風(fēng)荷載的計(jì)算公式?jīng)]有形式上的變化，仍然采用平均風(fēng)壓乘以風(fēng)振系數(shù)的表達(dá)形式。對(duì)于主要受力結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算公式如下：wk=βzμsμzw0(1)其中：wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m2）；βz—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；w0—基本風(fēng)壓。如果不考慮結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)，則由平均風(fēng)壓引起的靜荷載取決于體型系數(shù)μs、風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz及基本風(fēng)壓w0這三項(xiàng)因素，下面首先討論順風(fēng)向作用下的靜荷載計(jì)算：1.1基本風(fēng)壓w02012規(guī)范在2

4、001規(guī)范數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新統(tǒng)計(jì)，部分城市在補(bǔ)充新的氣象資料重新統(tǒng)計(jì)后，基本風(fēng)壓有所提高。1.2體型系數(shù)μs2012規(guī)范中表8.3.1中增加了第31項(xiàng)，對(duì)于高度超過45m的矩形截面高層建筑需考慮深寬比D/B對(duì)背風(fēng)面體型系數(shù)的影響。當(dāng)平面深寬比D/B≤1.0時(shí)，背風(fēng)面的體型系數(shù)由-0.5增加到-0.6，矩形高層建筑的風(fēng)力系數(shù)也由1.3增加到1.4。8.3.2條還增加了矩形平面高層建筑的相互干擾系數(shù)取值。在PKPM軟件中，基本風(fēng)壓和體型系數(shù)由設(shè)計(jì)人員直接指定，以上兩項(xiàng)變化需由設(shè)計(jì)人員確認(rèn)并在軟件參數(shù)中體現(xiàn)，軟件不做改變。1.3風(fēng)

5、壓高度變化系數(shù)2012規(guī)范在保持劃分4類粗糙度類別不變的情況下，適當(dāng)提高了C、D兩類粗糙度類別的梯度風(fēng)高度，由400m和450m分別修改為450m和550m。B類風(fēng)速剖面指數(shù)由0.16修改為0.15，適當(dāng)降低了標(biāo)準(zhǔn)場地類別的平均風(fēng)荷載，具體變化如下：(2)圖1列出了四類地貌的風(fēng)壓高度變化系數(shù)的新舊規(guī)范對(duì)比，可以直觀看出2012規(guī)范四類地區(qū)風(fēng)壓高度變化系數(shù)均比2001規(guī)范減?。簣D1在PKPM軟件中，風(fēng)壓高度變化系數(shù)由程序根據(jù)上述公式自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)基本風(fēng)壓和體型系數(shù)不改變時(shí)，風(fēng)壓高度變化系數(shù)是影響順風(fēng)向靜荷載的唯一因素，因此，圖1

6、也等價(jià)于結(jié)構(gòu)不同高度處風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的變化規(guī)律。圖2統(tǒng)計(jì)了A-D四類場地風(fēng)壓高度變化系數(shù)的兩版規(guī)范的差異，其中D類場地2012規(guī)范減小的最多（17.7%），其次是C類（11.7%）、A類（6.9%）和B類（0~6.7%）。除B類外其余三類均接近等比例減小，B類在梯度風(fēng)高度（350米）以內(nèi)隨結(jié)構(gòu)高度增加，差異相應(yīng)增大。這四類地區(qū)在超過梯度高度后，2012規(guī)范與2001規(guī)范的風(fēng)壓高度變化系數(shù)分別為2.91和3.12，因此最終差異均為(2.91-3.12)/3.12=-6.7%。圖2圖3圖3統(tǒng)計(jì)了A-D四類地區(qū)，在層高均勻的前提下，按新

7、舊規(guī)范計(jì)算的風(fēng)荷載總值（即基底剪力）的差異隨結(jié)構(gòu)總高度變化的趨勢：對(duì)于A類地區(qū)，2012規(guī)范計(jì)算的基底剪力減小6.8%左右，其差異基本不受結(jié)構(gòu)總高的影響；B類地區(qū)隨結(jié)構(gòu)高度增加，基底剪力的差異相應(yīng)增加，結(jié)構(gòu)總高100米時(shí)，新規(guī)范剪力減小3.2%左右，200米時(shí)減小4.6%左右，400米時(shí)減小5.8%左右，600米時(shí)，減小6.2%左右，即2012規(guī)范對(duì)于較高的結(jié)構(gòu)，風(fēng)荷載總值相對(duì)降低的越多；C類地區(qū)在400米以內(nèi)時(shí)，減小11.7%左右，超過400米后，差異逐漸減小，600米時(shí)差異為9.7%；D類地區(qū)在450米以內(nèi)減小17.6%左右

8、，超過450米后差異逐漸減小，600米時(shí)為14.6%。理論上，隨著結(jié)構(gòu)高度的增加，四類地區(qū)基底剪力的差異最終都將趨近于-6.7%，即風(fēng)壓高度變化系數(shù)的最終差異。1.1風(fēng)振系數(shù)接下來討論2012規(guī)范中順風(fēng)向風(fēng)振的計(jì)算，在2001規(guī)范中風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算公式如下：(3)