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百科幕墙”输入风荷载标准值“和“待计算”应该如何时选择,选择前者是否需要做风洞测试?得到的数据又应如何转换成现行的风荷载标准值?

回答:1  浏览:7535  提问时间:2015-10-14
百科幕墙”输入风荷载标准值“和“待计算”应该如何时选择,选择前者是否需要做风洞测试?得到的数据又应如何转换成现行的风荷载标准值?
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百科软件的基本工程参数中150米以下高度幕墙选择【待计算】,但如果是高层或超高层建筑,那么就需要选择【输入风荷载标准值】,而这个风荷载标准值的具体参数则必须通过风洞测试得出。

随着时代变迁,如今的高层、超高层建筑越来越多,高达400米以上的塔型及筒型建筑幕墙在大城市已非常多见,现行的JGJ-102-2003和GB50009-2001(2006年版)规范和标准已经不能完全做为设计依据,规范限定的建筑幕墙高度150米以下,可以为有效的设计依据,至于200米以上到500米,它除了结构力学特征的约束外,非线型动态风场作用在建筑物的动态变形计算,102规范是函盖不了的。

那么在现有荷载规范不能用在超高层玻璃幕墙计算风荷载的情况下,必须考虑用风洞试验方法,找到建筑物及幕墙的静态受力体系和动态受力体系二者共同协调一起,来进行描述它的物理特性。 例如:广州电视塔高度465米,广州西塔建筑物高为432米,用JGJ-102-2003规范进行力的特性计算是不可能完全接受的,它的风荷载作用在建筑外维护结构上许多地方超出规范所规定的,力学特征和风振响应等效静风荷载特性。它的风荷载不能用GB50009-2001(2006年版)荷载公式:WZ=βZμZμSWO计算。强度、刚度位移在超高层的建筑塔尖部位出现了无数个非定型的四-五自由度随0-360°方向上分布风压集合,也会出现无穷个超高层顶部变形位移的轨迹,一般成非椭圆形分布。我们关心是无穷个四维的非规律性椭圆位移轨迹,和作用建筑物风压的最大值负压值,以及角转位移的关系是什么。因为必须确定塔尖段风振位移,和振起始点的旋转轴位置,一般是非常困难的。它用动态模拟计算也十分复杂,也就必须知道它的转动惯量Jω与旋转有关的转动惯矩积,是很麻烦的一项工作,因为这些轴之起始位置在塔的高度上是变化的,除了对这种建筑物要做常规风洞试验以外,还要利用动相拟准则进行动态四个自由度以上转动及线型变化位移的计算和模拟计算。这种振摆运动只有风存在,永远不会停止,当然它和各个地区的统计风向,塔型体型特征有关,因此,模拟必须是相拟的,广州电视塔的风洞试验数据给出了0-360°风角不同位置时的最大正压的值,和最小负压值,一般给出的不同层高段作用建筑表面上区域上的压力分布值,这些风洞给出测量值不能直接用到计算作用在幕墙表面上风压,必须进行数据转换处理,所测的风压值与气流端流度不同情况的压力分布,换算成这个测试区域的体型系数,然后再利用GB50009-2001(2006年版)标准进行计算风压值,但对风振位移变化只能用动态模拟进行模拟计算(计算机模型计算,利用专用特殊有限元软件)

作用在幕墙外表面风荷载的风洞试验数据,转换成现行的荷载标准计算方法 :

1、现行荷载标准GB50009-2001(2006年版)规定作用在幕墙垂直表面上的风荷载标准值是: - 3 - MK=βZμZμSWO MK设=1.4 MKη MK—风荷载标准值(KN/m2) MK设—风荷载设计值(KN/m2) η—不同从属面积下的支撑面板柱横梁等,当从属面积大于或等于1m2时η值为0.8,当从属面积1m2-10m2要按表A值给出体型系数η的折减系数。(详见《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版))折减系数是针对幕墙立柱、横梁和窗之中庭计算时,要对体型系数做插值求衰减系数时按下表A: 从属面积Aμ2 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 折减系数η 1.0 0.94 0.91 0.88 0.86 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80 βZ—高度Z处的风振系数 μZ—风压高度变化系数 μS—风荷载体型系数 μ0—当地基础风压值(kg/m2) 计算幕墙结构挠度时按标准值: WK=βZμZμSWO — (1) 计算幕墙结构强度时按设计值: WK设=βZμZμSWOηi — (2) 在验算幕墙围护结构内表面(封闭式建筑物)取-0.2或0.2。


(一)上面是《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)给出风压计算公式具体情况下面我们认为超高层或特殊异型外立面建筑物用上述公式不能完善真实反映风压值时,利用风洞测验的数据如何来修改上述公式,当然风洞试验数据主要影响了βZμZμS,但主要影响最大的是μS(体型系数)和μZ(高度系数)根据大气边界层地貌指数α有关。 一般在做风洞试验时,我们会规定模拟大气梯度高度的概念,它是指由高度0m-HTO之间的高度会受到地面干挠效应影响的,它随高度变化到HTO高度时,地面 干挠效应为0,这时为地貌大气梯度高度。对B类地面粗糙度HTO=350m,对于C类HTO为400m

(二)风洞给出的风压系数Cpi与幕墙表面(局部)体型系数的转换方法: (1)当不考虑阵风脉动和风振效应时,幕墙表面垂直局部点上的风压Wi则有: Wi=μsiμzWo (2)在转换到荷载计算公式时,我们将给出一个高度转换系数r值,对B类地面粗糙度以HTO=350m,利用系数0.616修正到400的B类高度转换系数 rB=0.616(400/10)0.44=0.312(因在我国H0=10m时α为大气边界层地貌指数α=0.16) r值对于C类高度转换系数 rC= (400/n)0.44=5.069 (3)在计算幕墙外立面时GB50009-2001(2006年版)标准荷载计算公式中的μz高度系数可用上述高度转换系数后代换,实际上风洞试验中的所测的平均压力系数Cp和r之积,就是相当μzμs 即r.cp=μzμs 在不考虑风振和脉动影响时,风荷载为 WZ1=CprWo=μzμsW0 — (3) 考虑到风振影响时: WZ=βZCprWo=βZμzμsW0 — (4) 对B类地面粗糙度时: WZ=0.616(400/10)0.44βZCpWo=0.312CpW0 — (5) 对C类地面粗糙度时: WZ= (400/10)0.44βZCpWo=5.07CpW0 — (6) 显然风洞试验报告给出不同高度0-360度方向分段面积上的平均Cpmim和Cpmax值的结果在报告中。 我们设计时将分区段(不同立面上不同高度层面上的抗风区面积上)进行分层计算出幕墙四个立面或其他立面上的风压荷载,并大胆运用在结构强度、刚度计算上。

(三)更为直接地将风洞试验中的压力系数Cp与建筑幕墙外立面上局部体型系数μs的转换方法在上节提到了,将风洞试验中的压力系数平均值通过Cpmim或Cpmax通过高数转换系数r值之积,即r•Cp=μzμs方法代入荷载公式求出风压荷载,但在使用过程中有此不方便,Cpmim或Cpmax太多,费时间,近来风洞试验单位往往直接测得作用在幕墙上的体型系数代入荷载计算公式中的方法,目前风洞试验报告会给出0-360风向角下(Δβ=150或Δβ=100)的不同分区或随高Ho-Hmax高度区间的Cp平均风压系数和体型系数,以及计算出实际风压的标准值,例如下面是一个实际高层风洞试验报告中给出的体型系数和风压表

回答时间:2015-10-14

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