建筑围护结构风荷载设计标准比较研究

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1、建筑围护结构风荷载设计标准比较研究吴耀华(中冶建筑研究总院有限公司，北京100088)摘要：本文针对围护结构的抗风设计，比较了中国、日本、美国荷载规范中的相关规定，并以低层和大跨公共建筑中常见的几种情况为实例进行了计算分析，从基本风压、地面粗糙度分类、体型系教、风载设计值和风载效应等方面进行比较研究。关键词：围护结构：风荷载；规范比较。0引言金属围护系统由于具有自重轻、施工安装方便、外形美观等优点，大量应用于机场航站楼、体育场馆等公共建筑及其它工业与民用建筑。由于其自身特点，金属围护结构对风荷载比较敏感，尤其对外形不规则的复杂曲面建筑及沿海地区

2、风荷载较大的建筑。近年来因风导致大型公共建筑围护结构破坏的事故时有发生。风荷载应该如何合理取值，如何确定风荷载值与围护结构的抗风试验的关系是工程设计中必须解决的问题，而目前国内还没有相应的规范规定。本文通过对中国《建筑结构荷载规范》GB50009．2012【I】、日本建筑学会(AIJ)标准《建筑物荷重指针同解说》2004版[2】、美国《建筑物及其它结构最小荷载》AsCE／SEl7．10【3】标准中关于围护结构风荷载计算规定的比较分析，并以低层和大跨公共建筑中常见的几种情况为实例进行了计算分析，从基本风压、地面粗糙度分类、体型系数、风载设计值和风

3、载效应等方面进行比较研究，得到对于工程设计有意的启示。l规范介绍1．1中国荷载规范GB50009_2012中国国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009—2012，将风荷载计算分为计算主要受力结构和计算围护结构二种情况，在计算围护结构时，应按下式计算：Wk=p酲psl·Hz-Wo其中，呢一基本风压(KⅣ／m2)，是按50年重现期，离地10m的10分钟平均最大风速，作为当地基本风速V。，再按睨=吉p嘭计算得到，取p=1．25堙／聊3得睨=曙／1600㈣肋2)卢。，一高度z处的阵风系数，根据地面粗糙度类别和离地面高度按《规范》表8．6．1查取。“，

4、一风压高度变化系数，按照地面粗糙度类别(分为A、B、C、D四类)及高度查《规范》表(8．2．1)取得，对于山区，谷地等特殊地貌还需另乘修正系数。∥。，一风荷载局部体型系数，按《规范》8．3．3条取值如下。(1)对于封闭的矩形平面房屋的墙面及屋面，按表8．3．3；(2)对檐口、雨篷、遮阳板、边棱处的装饰条等突出构件取．2．0；(3)其它房屋和构筑物可按计算主要受力构件时的体型系数∥。的1．25倍取值。计算非直接承受风荷载的围护构件(如檩条、幕墙骨架等)时，局部体型系数可按构件的从属面积折减；计算围护构件风荷载时，建筑物内部压力的局部体型系数，对封

5、闭建筑取±O．2。1．2日本荷载规范根据日本建筑学会(AIJ)的《建筑荷载指南》一2004，对于建筑结构的风荷载计算也分为两部分：结构框架抗风和围护结构抗风。围护结构的风荷载按下式计算睨=gH‘C。。彳。式中，％一速度压力设计值(指南A6．1．1)(N／Ⅱr)；c。一风荷载峰值系数(指南A6．2)c。=c。。一c：f；C。。一外压峰值系数；C：，一内压波动系数，对封闭建筑取o～o．5(指南表A6．21)；一4一作用面积(m2)。gH按下式计算：l，，，qH2=pU矗二式中，p一空气密度，为1．22堙／聊3UⅣ一设计风速(rn／s)，按下式计算：

6、UH=Uo·KD·EH～。式中，U。一基本风速(州s)，定义为空旷平坦地面10米高处，100年重现期的10分钟平均风速。从基本风速图中(指南A6．1)查得，日本本岛的基本风速范围在33～44州s之间。KD一风向系数，对围护结构风载计算统一取KD=lE，，一高度H处的风速剖面因子(指南A6．1．5)，E片=E，·E譬其中E，为曝露因子，基于平坦地貌分为五类计算(类似于中国荷载规范中的风压高度系数)。E。为地形因子，当局部地貌对风速无影响时为1．0。K。一重现期换算因子，K。=o．63(允。一1)，。r一2．9允。+3．9其中A。=u5。。／u。，

7、，为设计重现期，u，。。为500年重现期的10分钟平均风速，查图(指南A6．4)得到(本岛范围内U5。。=34～48111／s)。围护结构的外压峰值系数C。。分为下列五种情况给出：(1)H>45m矩形平面建筑(指南表A6．17)；(2)H145m矩形平面建筑(指南表A6．18)；(3)圆形平面(指南表A6．19)；(4)圆形平面穹顶(指南表A6．20)；(5)开敞式棚盖围护结构的峰值系数C．按指南表A6．22取值。521．3美国荷载规范美国AscE／sEl7．1o《建筑物和其它结构最小设计荷载》中对于建筑结构的风荷载计算分为主结构抗风和围护结构

8、抗风两部分。主结构抗风系统是指用来支承次要结构及围护结构的主要结构构件的组合，该系统主要承受来自相应问接位置的风荷载，如刚性框架及支撑框架、空间桁架、