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业内资讯 => 局部风压体型系数μs1的从属面积再讨论---张芹	【打印此页】【返回】

发布日期：[2008/7/25] 共阅[12785]次

张芹　　作者简介：铝门窗幕墙委员会专家、高工　　从事专业：曾任上海金茂大厦，中银大厦，新国际博览中心，杭州大剧院等全国500多项工程技术顾问（方案论证审查、评标审核、技术难题处理）。　　主要作品：《建筑幕墙与采光顶设计施工手册》，《玻璃幕墙工程技术规范理解和应用》，《幕墙工程招（投）标技术文件通病100例》，《点支式玻璃幕墙（采光顶）构造图集》等21部。　　我的文章‘幕墙工程如何按《建筑结构荷载规范》（局部修订）计算风荷载标准值’发表半年以来，各方面人士提出了各种意见和看法，现对局部风压体型系数μs1的从属面积作进一步讨论。　　建设部2006年7月25日发布《建筑结构荷载规范》局部修订的公告，对《建筑结构荷载规范》局部修改（2006年11月1日起执行），修改后的《建筑结构荷载规范》对风荷载标准值的计算规定如下：　　7.1.1垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：　　1 当计算主要承重结构时　　Wk=βzμsμzW0（7.1.1-1）　　2 当计算围护结构时　　Wk=βgzμs1μzW0（7.1.1-2）　　式中：μs1——局部风压体型系数。　　7.3.3 验算围护构件及其连接的强度时，可按下列规定采用局部风压体型系数μs1：　　一、外表面　　1. 正压区按表7.3.1采用；　　2. 负压区　　— 对墙面，取-1.0 　　— 对墙角边，取-1.8 　　二、内表面　　对封闭式建筑物，按表面风压的正负情况取-0.2或0.2。　　注：上述的局部体型系数μs1（1）是适用于围护构件的从属面积A小于或等于1m2的情况，当围护构件的从属面积A大于或等于10m2时，局部风压体型系数μs1（10）可乘以折减系数0.8，当构件的从属面积小于10m2 而大于1m2时，局部风压体型系数μs1（A）可按面积的对数线性插值，即　　μs1（A）=μs1（1）+[μs1（10）-μs1（1）] logA 　　计算风荷载标准值的局部风压体型系数μs1，怎样确定从属面积是首先要解决的问题，确定从属面积应该区分从属面积和受荷面积这两个术语，虽然两者之间紧密相关，但两者并非同义语，从属面积是按构造单元划分的，它主要是由构件实际构造尺寸确定的，例如一块板，板的面积就是从属面积，而受荷面积是按计算简图取值的，选取不同的计算简图，就可能会有不同的受荷面积。除了板本身按板构造单元的面积取从属面积外，从属于面板的压板，挂勾，胶缝，也按板的构造单元面积取从属面积。与面板直接连接的支承结构的从属面积取立柱分格宽和层高的面积为从属面积（计算从属面积时立柱分格宽不同时取小值，内力分析时立柱荷载带宽度不同时取大值，单元式幕墙取单元组件面积为从属面积），横梁、连接件等与面板直接连接的支承结构，其从属面积取立柱分格宽和层高的面积。从属面积不是某构件的受荷面积，从属面积是用来确定风荷载标准值时，选取局部风压体型系数μs1用的参数；受荷面积是分析构件效应时按荷载分布情况确定的，例如板的从属面积，四边简支板和加肋板都一样按一块板的面积考虑，而计算板的受荷面积时，四边简支板按一块板的面积考虑，加肋板按由肋分隔的区格面积考虑，又如与面板直接连接的支承结构是按一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积，而对立柱、横梁进行内力分析时取各自的受荷面积，具体可这样划分从属面积的采用：压板、面板（玻璃、石材、铝板等）、挂勾、胶缝按面板的面积考虑；立柱、横梁、及其连接件按一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积。可用一通俗比喻（不是科学定义）：“从属面积是用来评估风荷载标准值的大小，而受荷面积是用来计算风荷载多少的。” 　　算例：A. 玻璃1.2m＆#215;1.8m为隐框，用压板固定，每400mm一个（上、下距边100mm）。按压板受荷面积计算风荷载标准值：甲压板受荷面积（100+200）mm＆#215;1200mm=0.36m2，WK=1200 N/m2，P=432N，乙压板受荷面积（200+200）mm＆#215;1200mm=0.48m2，WK=1200 N/m2，P=576N。按玻面板面积为从属面积计算风荷载标准值，玻璃面板面积2.16m2，μsl（2.16）=1.133，WK=1133N/m2，，甲压板P=409N，乙压板P=544N。压板受的力是由玻璃面板传来的，按玻面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。　　B.石材1.2m＆#215;1.2m，四个短槽短勾。按短勾受荷面积0.36m2，μsl（1）=1.2，WK=1200N/m2，P=432N。按玻面板面积为从属面积计算A=1.44m2，μsl（1.44）=1.168，WK=1168 N/m2，P=421N，短勾受的力是由玻璃面板传来的，按玻璃面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。 C.玻璃肋胶接全玻璃幕墙1500mm＆#215;6000mm，按玻面板面积为从属面积计算A=9.0m2，μsl（9）=1.009，WK=1009N/m2，面板玻璃内力分析取一米板带，按一米板带受荷面积1.5m2，μsl（1.5）=1.164，WK=1164N/m2，按玻璃面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。　　D.玻璃1.2m＆#215;1.8m为隐框，胶缝计算，取一米板带，按一米板带受荷面积1.2m2，μsl（1.2）=1.184，WK=1184N/m2，按玻面板面积为从属面积计算A=2.18m2，μsl（2.18）=1.132，WK=1132N/m2，胶缝受的力是由玻璃面板传来的按玻璃面板面积为从属面积计算风荷载标准值符合罗辑。　　E.W0=450N/m2 Z=50m C类地区层高3.6 m 　　分格宽1.5 m μz=1.25 βgz=1.73 　　墙角区验算面板玻璃1.5＆#215;1.8=2.7m2 log2.7=0.431 　　μz1(2.7)=-{1.8+[0.8＆#215;1.8-1.8] ＆#215;0.431}=-1.64 　　μz1=-1.64+(-0.2)=-1.84 　　WK=βgzμzμz1W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.84＆#215;450=1791N/m2 　　验算从属面积大于1m2 且与面板直接连接的支承结构从属面积1.5＆#215;3.6=5.4m2 log5.4=0.732 　　μz1（5.4)=-{1.8+[0.8＆#215;1.8-1.8] ＆#215;0.732}=-1.54 　　μz1=-1.54+(-0.2)=-1.74 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.74＆#215;450=1693N/m2 　　墙面区验算面板玻璃1.5＆#215;1.8=2.7m2 log2.7=0.431 　　μz1(2.7)=-{1.0+[0.8＆#215;1.0-1.0] ＆#215;0.431}= -0.914 　　μz1=-0.914+(-0.2)= -1.114 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.114＆#215;450=1084N/m2 　　验算从属面积大于1m2且与面板直接连接的支承结构从属面积1.5＆#215;3.6=5.4m2 log5.4=0.732 　　μz1(5.4)=-{1.0+[0.8＆#215;1.0-1.0] ＆#215;0.732}= -0.854 　　μz1=-0.854+(-0.2)= -1.054 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.054＆#215;450=1026N/m2 　　从属面积大于1m2且与面板直接连接的支承结构含立柱、横梁，从属面积是按立柱考虑的即取立柱分格宽和层高的面积，横梁受荷面积小于此面积，由于横梁是按与立柱配套设计的，其截面几何性质比验算要求大大富裕，为简化计算不再另行计算从属面积。如果按横梁受荷面积作为横梁从属面积则计算变得非常复什。　　算例： F. 一墙面区幕墙，层高3.0m，分格宽1.2m，用两块玻璃，A为1.2m＆#215;1.8m、B为1.2m＆#215;1.2m，玻璃面板受的力传到横梁，A玻璃面板面积2.16m2，μsl（2.16）=1.133，WK=1133N/m2，，B玻璃面板面积1.44m2，μsl（1.44）=1.168，WK=1168N/m2，，这样横梁下部三角形线分布荷载（标准值）最大集度为680N，横梁上部三角形线分布荷载（标准值）最大集度为701N。也就是说一根横梁要分别计算不同面板的风荷载标准值后，再按计算简图线分布荷载最大集度计算横梁弯矩。　　另一算法。按横梁受荷面积计算μsl，横梁上部三角形线分布荷载三角形面积0.36m2，横梁上部三角形线分布荷载三角形面积0.36m2，合计受荷面积0.72m2，μsl（0.72）=1.2，WK=1200N/m2，，三角形线分布荷载（标准值）最大集度为2＆#215;720N。　　G.一墙面区幕墙，层高4.10m，分格宽2.1m，用两块玻璃，A为2.1m＆#215;2.2m、B为2.1m＆#215;1.9m，A为三角形线分布荷载三角形面积1.1025m2，μsl（1.1025）=1.192，WK=1192N/m2，B为梯形线分布荷载梯形面积1.045m2，μsl（1.045）=1.196，WK=1196N/m2，一根横梁上、下WK不一样，要分别按三角形线分布荷载、梯形线分布荷载弯矩再组合。（还有各种情况如A为立转窗，多点锁、B为外开上悬窗，下部一个执手、B为外开上悬窗，下部两个执手、B为内倒窗，上部一个插销、B为内倒窗，上部两个插销、B为中悬窗，上部一个插销等） F.一墙面区幕墙，层高3.0m，分格宽1.2m，用三块玻璃，A为1.2m＆#215;1.8m、B为1.2m＆#215;0.6m，C为1.2m＆#215;0.6m，下横梁A玻璃面板面积2.16m2，μsl（2.16）=1.133，WK=1133N/m2，，B玻璃面板面积0.72m2，μsl（1）=1.2，WK=1200 N/m2，，这样横梁下部三角形线分布荷载（标准值）最大集度为680N，横梁上部梯形线分布荷载（标准值）最大集度为720N，要分别计算弯矩再组合。上横梁上（下）部梯形线分布荷载（标准值）最大集度为720N，再按计算简图线分布荷载最大集度计算横梁弯矩。（还有各种情况如B为中悬窗，上部一个插销、B为内倒窗，上部一个插销、B为内倒窗，上部两个插销、A为立转窗，多点锁、B为外开上悬窗，下部一个执手、B为外开上悬窗，下部两个执手等）　　H.一墙面区幕墙，层高3.0m，分格宽1.2m，用四块玻璃，A为1.2m＆#215;1.8m、B为0.6m＆#215;0.6m，C为0.6m＆#215;0.6m（内倒窗，上部一个插销），D为1.2m＆#215;0.6m，下横梁A玻璃面板面积2.16m2，μsl（2.16）=1.133，WK=1133N/m2，，B、C玻璃面板面积0.72m2，μsl（1）=1.2，WK=1200N/m2，，这样横梁下部三角形线分布荷载（标准值）最大集度为680N，横梁上部两个三角形线分布荷载（标准值）最大集度为360N，还有一个集中荷载（风荷载标准值为0.09＆#215;1200N/m2=108N）要分别计算弯矩再组合。（还有各种情况如B、C为推拉窗、C为上悬窗，下部一个执手、D为上悬窗，下部两个执手、D为为内倒窗，上部一个插销等）　　横梁这样计算太烦琐，一般人会搞错，横梁的从属面积按与面板直接连接的支承结构用一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积比较简便，且影响很小，尤其是由于横梁是按与立柱配套设计的，其截面几何性质比验算要求大大富裕，对结构安全不会有影响。　　I. 一墙面区幕墙，层高3.0m，立柱一侧分格宽1.2m，另一侧分格宽1.5m，计算从属面积分格宽取小值，按1.2＆#215;3.0=3.6m2计算从属面积1.2＆#215;3.0=3.6m2 log3.6=0.556 　　μz1(3.6)=-{1.0+[0.8＆#215;1.0-1.0] ＆#215;0.556}= -0.889 　　μz1=-0.889+(-0.2)=-1.089 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.089＆#215;450= 1060N/m2 　　J.一墙面区幕墙，层高3.0m，立柱一侧分格宽1.2m，另一侧分格宽1.5m，两块玻璃，A高1.8m ，B高1.2m，采用梯（三角）形部分直接作用于立柱，三角形部分直接作用于横梁后再以集中力传给立柱，直接作用于立柱：　　A左梯形（1.8+0.6）/2＆#215;0.75=1.9125m2，log1.9125=0.2816 　　μz1(3.6)=-{1.0+[0.8＆#215;1.0-1.0]＆#215;0.2816}=-0.9437 　　μz1=-0.9437+(-0.2)=-1.1437 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.1437＆#215;450=1144N/m2 　　A右梯形（1.8+0.3）/2＆#215;0.75=1.26m2，log1.26=0.1004 　　μz1(3.6)=-{1.0+[0.8＆#215;1.0-1.0] ＆#215;0.1004}=-0.9799 　　μz1=-0.9437+(-0.2)=-1.1799 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.1799＆#215;450=1180N/m2 　　B左三角形（1.2+0.6）/2=0.36m2，log=0.2816 　　μz1(1)= -1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　B右三角形（1.2+0.6）/2=0.36m2，log=0.2816 　　μz1(1)=-1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　三角（梯）形部分直接作用于横梁后再以集中力传给立柱：　　左横梁上梯形（1.5+0.3）/2＆#215;0.6=0.54m2，　　μz1(1)=-1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　左横梁下三角形形（1.5+0.75）/2=0.5625m2，　　μz1(1)=-1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　右横梁上三角形形（1.5+0.75）/2=0.5625m2，　　μz1(1)= -1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　右横梁下三角形形（1.5+0.75）/2=0.5625m2，　　μz1(1)= -1.0 　　μz1=-1.0+(-0.2)=-1.2 　　WK=βgzμzμz1 W0=1.73＆#215;1.25＆#215;1.2＆#215;450=1200N/m2 　　用受荷面积计算立柱上的风荷载标准值，在不同部位有不同值，且计算太烦琐，一般人会搞错，立柱的从属面积按与面板直接连接的支承结构用一个框格单元即立柱高度与分格宽度计算从属面积比较简便。


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