4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：（－1） 式中： 1.基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的 值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏感主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μs 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 书P55页表4.2给出了各类地区风压沿高度变化系数。位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μz 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力的小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。 计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型或由风洞试验确定。几种常用结构形式的风载体型系数如下图
风荷载例题 下面以高层建筑为例，说明顺风向结构风效应计算。 由0k z s z W W βμμ=知，结构顺风向总风压为4个参数的乘积，即基本风压0W 、风压高度变化系数z μ、风荷载体型系数s μ、风振系数z β。因基本风压与风压高度变化系数与结构类型和体型无关，以下主要讨论高层建筑体型系数和风振系数的确定，然后通过实例说明高层建筑顺风向风效应的计算。 1．高层建筑体型系数 高层建筑平面沿高度一般变化不大，可近似为等截面，且平面以矩形为多。根据风洞试验及实验结果，并考虑到工程应用方便，一般取矩形平面高层建筑迎风面体型系数为+（压力），背风面体型系数为（吸力），顺风向总体型系数为1.3s μ=。 根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002第3.2.5条：
2．高层建筑风振系数 高层建筑风振系数可根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2002进行计算，也可参考《建筑结构荷载规范》。 3．实例 【例1】已知一矩形平面钢筋混凝土高层建筑，平面沿高度保持不变，质量和刚度沿竖向均匀分布。100H m =，33B m =，地面粗糙度指数s α＝，基本风压按粗糙度指数为0.16s α=的地貌上离地面高度s z ＝10m 处的风速确定，基本风压值为200.44/w kN m =。结构的基本自振周期1 2.5T s =。求风产生的建筑底部弯矩。 解： (1) 为简化计算，将建筑沿高度划分为5个计算区段，每个区段20m 高，取其中点位置的风载值作为该区段的平均风载值，。 (2) 体型系数 1.3s μ=。 (3) 本例风压高度变化系数 在各区段中点高度处的风压高度变化系数值分别为 10.62z μ= 21z μ= 3 1.25z μ= 4 1.45z μ= 5 1.62z μ= （4） 风振系数的确定，由 201a w T ＝××2＝221.71/kN s m ? 查表得脉动增大系数 1.51ξ= 计算各区段中点高度处的第1振型相对位移 11?＝ 12?＝ 13?＝ 14?＝ 15?＝ 因建筑的高度比/3H B =，查表得脉动影响系数0.49ν=。 将上式数据代入风振系数的计算公式，得到各区段中点高度处的风振系数： 1β＝ 2β＝ 3β＝ 4β＝ 5β＝ (5) 计算各区段中点高度处的风压值 21 1.12 1.30.620.440.40/w kN m =???=
壳管式换热器例题 （一） 确定计算数据 用户循环水的供水温度为95℃，回水温度为70℃，外网蒸汽的温度为165℃，蒸汽焓为2763kJ/kg ，饱和水焓为694kJ/kg ，从水水换热器出来的凝结水温取80℃。 （二） 计算用户循环水量和外网的蒸汽流量。 用户循环水流量： s kg t t c Q G h g /55.41) 7095(41871035.4)(6 ''=-?=-= 外网蒸汽进入热力站的流量： s kg h h Q D n q /79.1) 804187102763(1035.4)(36 =?-??=-= （三）热网回水从水水换热器出来进入汽水换热器前的水温t 2 () ℃ 7.73)70(418755.4185418779.170)80165(222=-??=??-??=-??t t t c G c D （四）汽水换热器的选择计算 因为热负荷较大，初步选择N107-3DN650型汽水换热器两台并联。换热器的主要技术数据如下： 管内水流总净断面积为87.9×10-4m 2，管内径为0.02m ，外径为0.025m ，单位长度加热面积7.9 m 2，总管根数/行程数为112/4，最大一排管根数为12根，每纵排平均管数为9根。
1、单台汽水换热器的换热量为： ()Mw h h D Q b q 85.12 694000276300079.12) (=-=-= 2、汽水换热器的平均温差为： ℃80951657.731657.73951 221=---=---=?In t t t t In t t t n n p 3、热网循环水在换热器内的流速 可按下式计算：p n f G w ρ= 式中p ρ－为换热器内热网水的平均密度，kg/m 3。 s m w m kg t n p pj /4.2969109.872/55.41/9694.842 7.739543 =??===+=-ρ℃ 该流速在推荐流速范围内。 4、 内壁与水的换热系数 ℃ ?=?-?+=-+=22.08.022 .08.02 /1370602.04.2)4.84041.04.84211630()041.0211630(m w d w t t pj pj i α 5、 外壁与蒸汽的凝结换热系数 管外壁温度是未知的，假设管外壁温度比蒸汽饱和温度小30℃，则管外壁温度为：
.风荷载计算 根据《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）规范，风荷载的计算公式为： 0k z s z w u u βω= （） s u ——体型系数 z u ——风压高度变化系数 z β——风振系数 0ω——基本风压 k w ——风荷载标准值 体型系数s u 根据建筑平面形状由《建筑结构荷载规范》项次30，迎风面体型系数（压风指向建筑物内侧），背风面（吸风指向建筑外侧面），侧风面（吸风指向建筑外侧面）。 风压高度变化系数z u 根据建筑物计算点离地面高度和地面粗糙度类别，按照规范表确定。本工程结构顶端高度为+=米，建筑位于北京市郊区房屋较稀疏，由规范条地面粗糙度为B 类。 由表高度90米和100米处的B 类地面粗糙度的风压高度变化系数分别为和。 则米高度处的风压高度变化系数通过线性插值为： 对于高度大于30m 且高宽比大于的房屋，以及基本自振周期T1大于的各种高耸结构，应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。 本工程30层钢结构建筑。基本周期估算为()1T =0.10~0.15n=3.0~4.5s ，应考虑脉动风对结构顺风向风振的影响，并由下式计算： 1012Z z gI B β=+ （） 式中： g ——峰值因子，可取 10I ——10m 高度名义湍流强度，对应ABC 和D 类地面粗糙，可分别取、、和；
R ——脉动风荷载的共振分量因子 z B ——脉动风荷载的背景分量因子 脉动风荷载的共振分量因子可按下列公式计算： 式中： 1f ——结构第1阶自振频率（Hz ） w k ——地面粗糙度修正系数，对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙，可分别取、、和； 1ζ——结构阻尼比，对钢结构可取，对有填充墙的钢结构房屋可取，对钢筋混凝土及砌体结构可取，对其他结构可根据工程经验确定。 经过etabs 软件分析，结构自振周期1 4.67f s = 脉动风荷载的背景分量因子可按下列规定确定： 式中： 1()z φ——结构第1阶振型系数 H ——结构总高度 （m ），对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不能大于300m 、350m 、450m 和550m ； x ρ——脉动风荷载水平方向相关系数； z ρ——脉动风荷载竖向方向相关系数； k 、1α—— 脉动风荷载的空间相关系数可按下列规定确定： （1）竖直方向的相关系数可按下式计算： 式中： H ——结构总高度 （m ）；对应A 、B 、C 和D 类地面粗糙度，H 的取值分别不应大于300m 、350m 、450m 和550m ； （2） 水平方向相关系数可按下式计算： 式中：
参考规范： 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010 风荷载： 风荷载标准值 《荷载规范》8.1.1、《高规》4.2.1 0w w z s z k μμβ= （1）该风荷载标准值的计算公式适用于计算主要承重（主体）结构的风荷载； （2）所求的风荷载标准值为顺风向的风荷载； （3）风荷载垂直于建筑物的表面； （4）风荷载作用面积应取垂直于风向的最大投影面积； （5）适用于计算高层建筑的任意高度处的风荷载。 基本风压 《荷载规范》3.2.5第2款 对雪荷载和风荷载，应取重现期为设计使用年限…… 《荷载规范》8.1.2 基本风压应采用按本规范规定的方法确定的50年重现期的风压，但不得小于0.3kN/㎡。 《荷载规范》E.5 《高规》4.2.2 ……对风荷载比较敏感的高层建筑，承载力设计时应按基本风压的1.1倍采用。 （条文说明）……一般情况下，对于房屋高度大于60m 的高层建筑，承载力设计时风荷载计算可按基本风压的1.1倍采用…… 《烟规》5.2.1 ……基本风压不得小于0.35kN/㎡。对于安全等级为一级的烟囱，基本风压应按100年一遇的风压采用。 风压高度变化系数 《荷载规范》8.2.1 地面粗糙度 A 类 近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 B 类 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇 C 类 密集建筑群的城市市区 D 类 密集建筑群且房屋较高的城市市区 《荷载规范》表8.2.1 对墙、柱的风压高度变化系数，均按墙顶、柱顶离地面距离作为计算高度z ，查表用插入法确定。 风压体型系数 《荷载规范》8.3.1 围墙：按第32项，取1.3 《高规》4.2.3 1 圆形平面建筑取0.8； 2 正多边形及截角三角形平面建筑，由下列计算：n s /2.18.0+=μ 3 高宽比H/B 不大于4的矩形、方形、十字形平面建筑取1.3； 4 下列建筑取1.4： 1）V 形、Y 形、弧形、双十字形、井字形平面建筑； 2）L 形、槽形和高宽比H/B 大于4的十字形平面建筑；
[例题2-1] 某高层建筑剪力墙结构，上部结构为38层，底部1-3层层高为4m ，其他各层层高为3m ，室外地面至檐口的高度为120m ，平面尺寸为30m ?40m ，地下室筏板基础底面埋深为12m,如图2-4所示。已知100年一遇的基本风压为2 /45.0m kN =? 建筑场地位置大城市郊区。已计算求得作用于突出屋面小塔楼上的风荷载标准值的总值为800kN 。为简化计算，将建筑物沿高度划分为6个区段，每个区段为20m ，近似取其中点位置的风荷载作为该区段的平均值、计算在风苛载作用下结构底部(一层)的剪力设计值和筏板基础底面的弯矩设计值。 [解] (1) 基本自振周期 根据钢筋混凝土剪力墙结构的经验公式，可得结构的基本周期 为： s n T t 9.13805.005.0≈?== （ n 是层数） 222210/62.19.145.0m s kN T ?=?=? (2) 风荷载体型系数 对于矩形平面，由《高层规程》附录A 可求得 80.01=s μ 57.0)40 12003.048.0()03.048.0(2=?+-=+-=L H s μ (3) 风振系数 由条件可知地面粗糙度类别为B 类，由表2-6可查得脉动增大系数 502.1=ξ 脉动影响系数v 根据H /B 和建筑总高度H 由表2-7确定，其中B 为与风向相一致的房屋宽度，由H/B=4.0可从表2-7经插值求得v=0.497；由于结构属于质量和刚度沿高度分布比较均匀的弯剪型结构，可近似采用振型计算点距室外地面高度z 与房屋高度H 的比值，即 H H i z =?。i H 为第i 层标高；H 为建筑总高度。则由式(2-4)可求得风振系数为： H H H H i z i z v z z v z ??+=?+=+=μμξμα?ξβ497.0502.1111 (4) 风荷载计算 风荷载作用下，按式(2-2a)的可得沿房屋高度分布的风荷载标准值为： z z z z z q βμβμ66.2440)57.08.0(45.0)(=?+?= 按上述方法可求得各区段中点处的风荷载标准值及各区段的合力见表2-9，如图2-4所示。
热负荷计算 锅炉的热负荷单位有许多种，常用的有以下四种：大卡（Kcal）、吨蒸发量(t)、瓦(w)、千瓦(kw)。 1、大卡(Kcal)：大卡也称为千卡，1千卡的热量等于将1公斤的水温度升高1℃所需要的热量。 2、瓦(W)：瓦是瓦特的简称，是国际单位制的功率单位。瓦特的定义是1焦耳/秒（1J/s），即每秒钟转换，使用或耗散的（以焦耳为量度的）能量的速率。通常我们用千瓦来作单位。1瓦=1焦耳（1W=1J/S） 3、吨：在锅炉热负荷中称的吨，是工程上所用的吨，又指1吨的蒸发量。工程上是指在1小时内产生1吨蒸汽所需要的热量浙江力聚生产的锅炉都是以大卡为单位来计算的。 1万大卡/小时≈11.63千瓦 1千瓦=0.086万大卡/小时 1吨蒸发量≈60万大卡/小时 1万大卡/小时≈0.0166吨蒸发量 1吨蒸发量≈700千瓦 1千瓦≈0.0014吨蒸发量 1吨蒸发量≈0.7MW1MW≈1000千瓦。 1.主要热量单位及其换算 [定义] 千卡(Kcal)(也称“大卡”)：1千卡相当于将1Kg水温度升高1℃所需要的热量。 瓦(W)：1千瓦相当于机械1秒内所做的功，1瓦=1焦耳（1W=1J/S） 1吨的概念（也称1吨蒸发量）：工程上系指1小时内产生1吨蒸汽所需要的热量 [换算关系] 1万大卡/小时≈11.63千瓦?1千瓦=0.086万大卡/小时 1吨蒸发量≈60万大卡/小时?1万大卡/小时≈0.0166吨蒸发量 1吨蒸发量≈700千瓦?1千瓦≈0.0014吨蒸发量 1吨蒸发量≈0.7MW1MW≈1000千瓦 2. 取暖热负荷的确定 [公式] Q取暖=q（单位面积热负荷指标）×S供暖面积 [注解] 对北京地区居民取暖q一般取60大卡/平方?小时，对新建经济房甚至可以取到45大卡/平方?小时；对办公大楼、商场、宾馆等可以取65~70大卡/平方?小时。 [例题] 某住宅区供暖面积8万平方米，其热负荷为Q热水=60×8万=480万大卡
1、求单层厂房的风荷载 条件：某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m ，基本风压 w 0＝0．55kN ／m 2，室外地坪标高为－0．150。 要求：求作用于排架上的风荷载设计值。 答案： 风荷载体型系数如图2．1．8所示。 风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B 类地面粗糙度确定。 柱顶处(标高11．4m 处) μz ＝1+(1．14－1)×[(11．4+0. 5－10)／(1 5－10)]＝1．044 屋顶（标高12.5m 处） 1.075z μ= （标高13.0m 处） 1.089z μ= （标高15.55m 处） 1.14(1.24 1.14)[(15.550.1515)/(2015)] 1.151z μ=+-?+--= （标高15.8m 处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零） 垂直作用在纵墙上的风荷载标准值： 迎风面：21100.8 1.0440.550.459/k s z w w kN m μμ==??= 背风面：22200.5 1.0440.550.287/k s z w w kN m μμ==??= 排架边柱上作用的均布风荷载设计值： 迎风面：211 1.40.4596 3.85/Q k q r w B kN m ==??=
背风面：222 1.40.2876 2.41/Q k q r w B kN m ==??= 作用在柱顶的集中风荷载的设计值： 0() 1.4[(0.80.5) 1.075 1.10(0.20.6) 1.0890.5(0.60.6) 1.151 2.55]0.55624.3w Q si zi i F r h w B kN μμ==+??+-+??++????=∑ 2、求双坡屋面的风压 条件：地处B 类地面粗糙程度的某建筑物，长10m ，横剖面如图2．1．10a ，两端为山墙， w 0＝0．35kN ／m 2。 要求：确定各墙(屋)面所受水平方向风力。 答案：1、已知200.35/w kN m = 1 00 t a n (3/12)14.0415α-==<，相应屋面的0.6s μ=-。 100L m = 2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。
风荷载标准值的计算 中国建筑标准设计研究所刘达民 1．概况建筑结构荷载规范GB50009-2001是最新版本代替了GBJ9-87，从2002年3月1日起施行。 风荷载属于基础性标准，只有50年的实测数据。 风荷载计算，第7.1.1与7.1.2黑体字属强制性条文，必须执行。 风荷载对门、窗、幕墙而言是主要荷载，其破坏作用较大，属矛盾的主要方面。 建筑结构荷载规范中风荷载虽公式未变，但参数、取值有所变化。 修改后的规范更合理，计算简化，与国际上的做法接近。 门、窗、幕墙产品测试中的P3与Wk是对应关系。 2．新老规范差异风荷载部分主要差异有： a）把主体结构与围护结构区别对待。其中阵风系数与体型系数在取值上有区别。 b）基本风压的调整由原来30年一遇改为50年一遇，提高10%左右，但地点不同，有所区别；起点由原来0.25kPa改为0.30kPa，内陆地区变化不大，但沿海地区较大； c）规范中同时提供667个城市地区的参数可直接选用，个别仍有例外 d）围护结构可仍按50年选取，专业规范另有规定的除外，例JGJ113要加大10%等。 e）高度系数作了调整 由原来A、B、C三类调为A、B、C、D四类，与国际上划分一致。 A、B类与原来一样，但C类稍有降低，D类为新增加。 将A、B、C、D四类数据化： 即当拟建房2km为半径的迎风半径影响范围内的房屋高度和密集度区分。取该地区主导风和最大风向为准。以建筑物平均高度?来划分地面粗糙度。当?≥18M为D类；9M
?1、求单层厂房的风荷载 条件：某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m ，基本风压 w 0＝0．55kN ／m 2，室外地坪标高为－0．150。 ?要求：求作用于排架上的风荷载设计值。 答案： 风荷载体型系数如图2．1．8所示。 风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B 类地面粗糙度确定。 柱顶处(标高11．4m 处)?μz ＝1+(1．14－1)×[(11．4+0.?5－10)／(1?5－10)]＝1．044 屋顶（标高12.5m 处） 1.075z μ= （标高13.0m 处） 1.089z μ= （标高15.55m 处） 1.14(1.24 1.14)[(15.550.1515)/(2015)] 1.151z μ=+-?+--= （标高15.8m 处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零） 垂直作用在纵墙上的风荷载标准值： 迎风面：21100.8 1.0440.550.459/k s z w w kN m μμ==??= 背风面：22200.5 1.0440.550.287/k s z w w kN m μμ==??= 排架边柱上作用的均布风荷载设计值： 迎风面：211 1.40.4596 3.85/Q k q r w B kN m ==??= 背风面：222 1.40.2876 2.41/Q k q r w B kN m ==??= 作用在柱顶的集中风荷载的设计值： 2、求双坡屋面的风压 条件：地处B 类地面粗糙程度的某建筑物，长10m ，横剖面如图2．1．10a ，两端为山墙，w 0 ＝0．35kN ／m 2。 ???要求：确定各墙(屋)面所受水平方向风力。 答案：1、已知200.35/w kN m = 100 tan (3/12)14.0415α-==<，相应屋面的0.6s μ=-。 100L m = 2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。
风荷载计算
4.2风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建所受的风荷载。 4.2.1单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：式中： 1.基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10米高度处10分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50年一遇的值确定的风速V0(m/s)按公式确定。但不得小于0.3kN/m2。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100年重现期的风压值；对风荷载是否敏主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60米时，采用100年一风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）给出全国各个地方的设计基本风压。 2.风压高度变化系数μz 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D四类。 A类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 风荷载高度变化系数μz
高度（m) 地面粗糙类别 A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 计算公式 20 1.63 1.25 0.84 0.62 A类地区=1.379(z/10)0.24 30 1.80 1.42 1.00 0.62 B类地区= (z/10)0.32 40 1.92 1.56 1.13 0.73 C类地区=0.616(z/10)0.44 50 2.03 1.67 1.25 0.84 D类地区=0.318(z/10)0.6 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70 1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 250 2.99 2.80 2.54 2.19 300 3.12 2.97 2.75 2.45 350 3.12 3.12 2.94 2.68 400 3.12 3.12 3.12 2.91 ≥450 3.12 3.12 3.12 3.12 位于山峰和山坡地的高层建筑，其风压高度系数还要进行修正，可查阅《荷载规范》。 3.风载体型系数μs 风荷载体型系数是指建筑物表面实际风压与基本风压的比值，它表示不同体型建筑物表面风力小。一般取决于建筑建筑物的平面形状等。 计算主体结构的风荷载效应时风荷载体型系数可按书中P57表4.2－2确定各个表面的风载体型
本章重点 ? 供热系统热负荷计算方法 。 ? 高层建筑热负荷计算方法 。 本章难点 ? 围护结构基本耗热量及附加耗热量的计算 供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直按影响供暖系统方案的选择、管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。 冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定： 失热量有： 1 ．围护结构传热耗热量 Q 1 ； 2 ．加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 Q 2 ，称冷风渗透耗热量； 3 ．加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量 Q 3 ，称冷风侵入耗热量； 4 ．水分蒸发的耗热量 Q 4 ； 5 ．加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量 Q 5 ； 6 ．通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量 Q 6 ； 得热量有： 7 ．生产车间最小负荷班的工艺设备散热量 Q 7 ； 8 ．非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量 Q 8 ， 9 ．热物料的散热量 Q 9 ； 10 ．太阳辐射进入室内的热量 Q 10 此外，还会有通过其它途径散失或获得的热量 Q 11 。 对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统的建筑物或房间 ( 如一般的民用住宅建筑、办公楼等 ) ，建筑物或房间的热平衡就简单多了。失热量 Q sh 只考虑上述太阳辐射的热量不同而对基本耗热量进行的修正。 因此，在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分为几部分进行计算。 （ 1-2 ） 式中 ——围护结构的基本耗热量； ——围护结构的附加 ( 修正 ) 耗热量。 本章主要阐述供暖系统设计热负荷的计算原则和方法。对具有供暖及通风系统的建筑 ( 如工业厂房和公共建筑等 ) 、供暖及通风系统的设计热负荷，需要根据生产工艺设备使用或建筑物的使用情况，通过得失热量的热平衡和通风的空气量平衡综合考虑才能确定。这部分内容将在“通风工程”课程中详细阐述。 第二节 围护结构的基本耗热量 在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的。 围护结构基本耗热量，可按下式计算 W （ 1-3 ） 式中 K —— 围护结构的传热系数，W ／ m 2 ℃； F —— 围护结构的而积， m 2 ； t n ——冬季室内计算温度，℃； （单击放大）
空调冷负荷计算公式 一.基本气象参数: 1.地理位置: 天津市天津 2.台站位置: 北纬39.100 东经117.160 3.夏季大气压: 100 4.80 kPa 4.夏季室外计算干球温度: 33.40 ℃ 夏季空调日平均: 29.20 ℃ 夏季计算日较差: 8.10℃ 5.夏季室外湿球温度: 2 6.90 ℃ 6.夏季室外平均风速: 2.60 m/s 一、外墙和屋面传热冷负荷计算公式 外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W)，按下式计算： Qτ=KFΔtτ-ξ(1.1) 式中F—计算面积，㎡； τ—计算时刻，点钟； τ-ξ—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟； Δtτ-ξ—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。 注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τ ξ=16-5=11。这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果 当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ： Qpj=KFΔtpj(1.2) 式中Δtpj—负荷温差的日平均值，℃。 二、外窗的温差传热冷负荷 通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算： Qτ=KFΔtτ (2.1) 式中Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃； K—传热系数 三、外窗太阳辐射冷负荷 透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算： 1. 当外窗无任何遮阳设施时 Qτ=FCsCaJwτ (3.1) 式中Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡； 2. 当外窗只有内遮阳设施时 Qτ=FCsCaCnJwτ (3.2) 式中Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡； 3. 当外窗只有外遮阳板时
4.2 风荷载 当空气的流动受到建筑物的阻碍时，会在建筑物表面形成压力或吸力，这些压力或吸力即为建筑 所受的风荷载。 4.2.1 单位面积上的风荷载标准值 建筑结构所受风荷载的大小与建筑地点的地貌、离地面或海平面高度、风的性质、风速、风向以 高层建筑结构自振特性、体型、平面尺寸、表面状况等因素有关。 垂直作用于建筑物表面单位面积上的风荷载标准值按下式计算：式中： 1. 基本风压值Wo 按当地空旷平坦地面上10 米高度处10 分钟平均的风速观测数据，经概率统计得出50 年一遇大值确定的风速V0(m/s) 按公式确定。但不得小于0.3kN/m2 。 对于特别重要或对风荷载比较敏感的高层建筑，基本风压采用100 年重现期的风压值；对风荷载是否敏 主要与高层建筑的自振特性有关，目前还没有实用的标准。一般当房屋高度大于60 米时，采用100 年的风压。 《建筑结构荷载规范》（GB50009 －2001 ）给出全国各个地方的设计基本风压。 2. 风压高度变化系数μz 《荷载规范》把地面粗糙度分为A、B、C、D 四类。 A 类：指近海海面、海岸、湖岸、海岛及沙漠地区； B 类：指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的城镇及城市郊区； C 类：指有密集建筑群的城市市区；
D 类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 风荷载高度变化系数μ z 0.24 )0.44 0.6 地面粗糙类别 高度（ m) A B C D 5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 计算公式 20 1.63 1.25 0.84 0.62 A 类地区=1.379(z/10) 30 1.80 1.42 1.00 0.62 B 类地区= (z/10) 0.32 40 1.92 1.56 1.13 0.73 C 类地区=0.616(z/10 50 2.03 1.67 1.25 0.84 D 类地区=0.318(z/10) 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70 1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61
第二部分 风荷载计算 一：风荷载作用下框架的弯矩计算 （1）风荷载标准值计算公式：0k z s z W w βμμ=??? 其中k W 为垂直于建筑物单位面积上的风荷载标准值 z β为z 高度上的风振系数，取 1.00z β= z μ为z 高度处的风压高度变化系数 s μ为风荷载体型系数，取 1.30s μ= 0w 为攀枝花基本风压，取00.40w = 该多层办公楼建筑物属于C 类，位于密集建筑群的攀枝花市区。 （2）确定各系数数值 因结构高度19.830H m m =<，高宽比19.8 1.375 1.514.4 H B ==<，应采用风振 系数z β来考虑风压脉动的影响。该建筑物结构平面为矩形， 1.30s μ=，由《建筑结构荷载规范》第3.7查表得0.8s μ=（迎风面）0.5s μ=-（背风面），风压高度变化系数z μ可根据各楼层标高处的高度确定，由表4-4查得标准高度处的z μ值，再用线性插值法求得所求各楼层高度的z μ值。 （3）计算各楼层标高处的风荷载z q 。攀枝花基本风压取00.40/w KN mm =，取②轴横向框架梁，其负荷宽度为7.2m,由0k z s z W w βμμ=???得沿房屋高度分布风荷载标准值。 7.20.4 2.88z z s z z s z q βμμβμμ=?=，根据各楼层标高处的高度i H ，查得z μ代入上式，可得各楼层标高处的()q z 见表。其中1()q z 为迎风面，2()q z 背风面。 风正压力计算： 7. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.790.8 2.370/z s z q z KN m βμμ==????= 6. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.770.8 2.306/z s z q z KN m βμμ==????= 5. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 4. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 3. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 2. 1() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.8 2.216/z s z q z KN m βμμ==????= 1. 1() 2.88 2.880.00 1.300.740.80.000/z s z q z KN m βμμ==????= 风负压力计算： 7. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.790.5 1.480/z s z q z KN m βμμ==????= 6. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.770.5 1.441/z s z q z KN m βμμ==????= 5. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????= 4. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????= 3. 2() 2.88 2.88 1.00 1.300.740.5 1.385/z s z q z KN m βμμ==????=
计算例题 图所示为北京市某四层办公楼建筑平面图，试计算一楼106房间（门厅）和四楼415 房间（会议室）的供暖系统设计热负荷。 已知层高均为3.9m，围护结构的条件为：外墙：490mm厚重砂浆粘土砖墙，外表面为20mm厚水泥砂浆抹面，内表面为20mm厚水泥砂浆抹面、白灰粉刷。外墙传热系数为1.239 W∕(m2·K)。 l=，外窗：C1为双层铝合金框玻璃窗，宽×高＝3000mm×2200mm，缝隙长度为10.8m L'=1.2m3/（m·h）。传热系数K＝3.0W∕(m2·K)，通过每米外窗缝隙进入室内的冷空气量 l=，传热系数K 外门：M1为单层铝合金框玻璃门，宽×高＝3000mm×3300mm，13.5m L'=1.1m3/（m·h）。 ＝6.4W∕(m2·K)，通过每米外窗缝隙进入室内的冷空气量 地面：非保温地面。 屋顶：具体结构(如图所示)，传热系数K＝0.75W∕(m2·K)。 某四层办公楼一楼和四楼局部平面图 屋顶结构图 【解】 一、106房间（门厅）供暖系统设计热负荷
北京市室外气象资料：北京市供暖室外计算温度w t '＝-9℃，供暖室内计算温度n t ＝16℃。空气密度w ρ＝1.303kg/m 3，1c =kJ/(kg ·K)， 1．围护结构传热耗热量1Q ' （1）南外墙 7.2 3.93 2.23 3.3F =?-?-?=m 2， 1.239K =W ∕(m 2·K)， 20%ch x =- ，南外墙的传热耗热量为 ()()1 1 1.23911.58(169)(120%)286.95W n w ch q KF t t x α''=-+=??+?-= （2）南外窗 3 2. 2 6.6F =?=m 2， 3.0K =W ∕(m 2·K)，20%ch x =-， 南外窗的传热耗热量为 ()()1 1 3.0 6.6(169)(120%)396.00W n w ch q KF t t x α''=-+=??+?-= （3）南外门 3 3.39.9F =?=m 2， 6.4K =W ∕(m 2·K)，20%ch x =-，外门附加率500%m x =， （外门为主要出入口，附加500％。）南外门的传热耗热量为 ()()1 1 6.49.9(169)(120%500%)9187.20W n w ch m q KF t t x x α''=-++=??+?-+=（4）地面 地带划分如图： 106房间地带划分图 17.2214.4F =?=m 2,27.2214.4F =?=m 2,37.2 1.168.35F =?=m 2。地面各地带传 热系数1K ＝0.47W ∕(m 2·K)，2K ＝0.23W ∕(m 2·K)，3K ＝0.12W ∕(m 2·K)。地面的传热耗热量为 ()1 (0.4714.40.2314.40.128.35)(169)277.05W n w q KF t t ''=-=?+?+??+=∑ 106房间围护结构的传热耗热量 1286.95396.009187.20277.0510147.20W Q '=+++= 2．106房间的冷风渗透耗热量2 Q '（按缝隙法进行计算） （1）南外窗 渗透冷空气量0L '=1.2m 3/（m ·h ），0. 15n =（风压单独作用下，渗透空气量的朝向修正
风荷载习题
1、求单层厂房的风荷载 条件：某厂房处于大城市郊区，各部尺寸如图2．1．8所示，纵向柱距为6m ，基本风压 w 0＝0．55kN ／m 2，室外地坪标高为－0．150。 要求：求作用于排架上的风荷载设计值。 答案： 风荷载体型系数如图2．1．8所示。 风荷载高度变化系数，由《荷载规范》按B 类地面粗糙度确定。 柱顶处(标高11．4m 处) μz ＝1+(1．14－1)×[(11．4+0. 5－10)／(1 5－10)]＝1．044 屋顶（标高12.5m 处） 1.075z μ= （标高13.0m 处） 1.089z μ= （标高15.55m 处） 1.14(1.24 1.14)[(15.550.1515)/(2015)] 1.151z μ=+-?+--= （标高15.8m 处为坡面且却是吸力，二面水平分力的合力为零） 垂直作用在纵墙上的风荷载标准值： 迎风面：21100.8 1.0440.550.459/k s z w w kN m μμ==??= 背风面：22200.5 1.0440.550.287/k s z w w kN m μμ==??=
排架边柱上作用的均布风荷载设计值： 迎风面：211 1.40.4596 3.85/Q k q r w B kN m ==??= 背风面：222 1.40.2876 2.41/Q k q r w B kN m ==??= 作用在柱顶的集中风荷载的设计值： 0() 1.4[(0.80.5) 1.075 1.10(0.20.6) 1.0890.5(0.60.6) 1.151 2.55]0.55624.3w Q si zi i F r h w B kN μμ==+??+-+??++????=∑ 2、求双坡屋面的风压 条件：地处B 类地面粗糙程度的某建筑物，长10m ，横剖面如图2．1．10a ，两端为山墙， w 0＝0．35kN ／m 2。 要求：确定各墙(屋)面所受水平方向风力。 答案：1、已知200.35/w kN m = 100 tan (3/12)14.0415α-==<，相应屋面的0.6s μ=-。 100L m = 2、各墙（屋）面所受水平方向风力列表计算如表2.1.1所示。
《供热工程》习题集 第一章供暖系统的设计热负荷 1．何为供暖系统的设计热负荷? 2．什么是围护结构的传热耗热量?分为哪两部分? 3．什么是围护结构的最小传热阻？如何确定？ 4．冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量是一回事吗? 5．高层建筑的热负荷计算有何特点? 6．什么是值班供暖温度? 7．在什么情况下对供暖室内外计算温差要进行修正?如何确定温差修正系数? 8．目前我国室外供暖计算温度确定的依据是什么? 9．试确定外墙传热系数，其构造尺寸如图1所示。 δ1=0.24m（重浆砖砌体） δ2=0.02m（水泥砂浆内抹灰） 若在δ1和δ2之间加一层厚4厘米的矿渣棉（λ3=0.06kcal/m·h·C），再重新确定该外墙的传热系数，并说明其相当于多厚的砖墙（内抹砂 浆2厘米）。
图1 10．为什么要对基本耗热量进行修正?修正部分包括哪些内容? 11．建筑物围护结构的传热为什么要按稳定传热计算？ 12．试确定图5所示，外墙的传热系数（利用两种方法计算），其构造尺寸及材料热工性能按表1选用。 表1 图2 13．围护结构中空气间层的作用是什么?如何确定厚度？
14．高度修正是如何进行的？ 15．地面的传热系数是如何确定的? 16．相邻房间供暖室内设计温度不同时，什么情况下计算通过隔墙和楼板的传热量。 17．我国建筑气候分区分为哪几个区？对各分区在热工设计上分别有何要求？ 18．试分析分户热计量供暖系统设计热负荷的计算特点。 19．已知西安市区内某24层商住楼的周围均为4～7层的建筑，计算该商住楼的围护结构传热耗热量时，如何处理风力附加率。 20．已知宁夏固原市某公共建筑体形系数为0.38。屋面结构自下而上依次为：（1）钢筋混凝土屋面板150mm δ=， 1.28W (m K)λ=?；（2）挤塑聚苯板保温层100mm δ=，0.03W (m K)λ=?，λ的修正系数为 1.15； （3）水泥砂浆找平（找坡）层30mm δ=（最薄位置），0.93W (m K)λ=?； （4）通风架空层200mm δ=，212W (m K)n α=?；（5）混凝土板30mm δ=， 1.3W (m K)λ=?。试计算该屋面的传热系数，并判断该屋面是否最小传热阻的要求。 21．试计算某建筑物一个房间的热负荷，见图3。 已知条件： 建筑物位于天津市区； 室温要求维持16ºC ； 建筑物构造：
《供热工程》试题 第一章供暖系统的设计热负荷 1．何为供暖系统的设计热负荷? 2．什么是围护结构的传热耗热量?分为哪两部分? 3．什么是围护结构的最小传热阻？如何确定？ 4．冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量是一回事吗? 5．高层建筑的热负荷计算有何特点? 6．什么是值班供暖温度? 7．在什么情况下对供暖室内外计算温差要进行修正?如何确定温差修正系数? 8．目前我国室外供暖计算温度确定的依据是什么? 9．试确定外墙传热系数，其构造尺寸如图1所示。 δ1=0.24m（重浆砖砌体） δ2=0.02m（水泥砂浆内抹灰） 若在δ1和δ2之间加一层厚4厘米的矿渣棉（λ3=0.06kcal/m·h·C），再重新确定该外墙的传热系数，并说明其相当于多厚的砖墙（内抹砂 浆2厘米）。
图1 10．为什么要对基本耗热量进行修正?修正部分包括哪些内容? 11．建筑物围护结构的传热为什么要按稳定传热计算？ 12．试确定图5所示，外墙的传热系数（利用两种方法计算），其构造尺寸及材料热工性能按表1选用。 表1 图2 13．围护结构中空气间层的作用是什么?如何确定厚度？
14．高度修正是如何进行的？ 15．地面的传热系数是如何确定的? 16．相邻房间供暖室内设计温度不同时，什么情况下计算通过隔墙和楼板的传热量。 17．我国建筑气候分区分为哪几个区？对各分区在热工设计上分别有何要求？ 18．试分析分户热计量供暖系统设计热负荷的计算特点。 19．已知西安市区内某24层商住楼的周围均为4～7层的建筑，计算该商住楼的围护结构传热耗热量时，如何处理风力附加率。 20．已知宁夏固原市某公共建筑体形系数为0.38。屋面结构自下而上依次为：（1）钢筋混凝土屋面板150mm δ=， 1.28W (m K)λ=?；（2）挤塑聚苯板保温层100mm δ=，0.03W (m K)λ=?，λ的修正系数为 1.15； （3）水泥砂浆找平（找坡）层30mm δ=（最薄位置），0.93W (m K)λ=?； （4）通风架空层200mm δ=，212W (m K)n α=?；（5）混凝土板30mm δ=， 1.3W (m K)λ=?。试计算该屋面的传热系数，并判断该屋面是否最小传热阻的要求。 21．试计算某建筑物一个房间的热负荷，见图3。 已知条件： 建筑物位于天津市区； 室温要求维持16ºC ； 建筑物构造：