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外文翻译-悬挑看台屋面的等效静风荷载

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CHENGNAN COLLEGE OF CUST 毕业设计（论文）资料附件： 外文文献原文及译文

学生姓名： 周朝雄 学 号： 200989250214 班 级: 建筑0902 专 业： 建筑工程 指导教师： 王中强 任宜春 戴培君

2013 年 3月

结构工程24（2002）207-217 悬挑看台屋面的等效静风荷载 摘要 关于正面看台悬挑屋盖的风荷载的参量研究在早期的论文刊物上已有报道。看台形态、屋顶通风设备、前缘过梁横带和上行结构的效果已经在一个综合的风洞实验中研究过了。本篇论文使用风洞实验中的数据衍生出了简易正面看台悬挑屋盖等效静力风荷载的设计分配。相比较现有的三角形荷载分配，更推荐梯形荷载分配。报道过的相关测量可能已经用于获取其他看台屋盖建筑系统的等效静力风荷载分配中。

关键词 正面看台屋盖； 风荷载； 等效静力荷载

1.简介 从风荷载的角度来看，看台屋盖形成了独特的结构群。它们宽大且翼状的结构导致了它们对风的敏感。另外，看台屋盖经常处于复杂的环境中，风与结构的相互作用非常复杂。此外，对这种结构的风洞实验研究正在大量展开，但是设计师们需要初始的风荷载信息和目前的“澳大利亚风荷载规范”给他们提供的一些建议。在早期的论文中，发表过一个关于正面看台悬挂屋盖的综合风洞实验。其中记录了看台形态、高度和屋面坡度；屋顶通风设备；过梁横带；围护结构和风向，并提出了最大根弯曲力矩系数。在本篇论文中，这些结果基于数个可行的技术手段上，被重新提出并解释用以获得等效静力风荷载的分布。这些分布的有效性在于设计师能够在一个结构中的有限元素分析里直接应用这些分布结果，而不是像早期记录过的论文一样去假设或者设定一个分配方式来得出最大根弯曲力矩系数。特别的是，协方差集成和荷载响应相关法使用于获得设计推荐。这种分析要求看台屋盖要熟知一个结构体系。出于本文的目的，应用到了一个简易的悬挑设计。然而压力测量、均值和波动以及压力交叉相关性指出，鉴于其他的结构体系，相关的等效静力荷载可能已经得出了。 研究的所有细节在引用[5]中呈现了，所有的实验细节概括在了引用[2]中。调查的系数都总结见图1，图中仅有屋盖跨度或长度，L和高度，H在引用[1]中。实验安排的简要总结陈述在下一个部分里。在第三部分，会提供获取等效静力荷载的技术。第四部分涉及一个悬挑结构体系的结果并推荐一些设计方案。第五部分对这些工作进行总结。附件A提供了在其他结构体系中可能用到的估算相关等效静力荷载的数据。

2.实验安排 实验中选择的通用型看台屋盖实际上模仿的是布里斯班卡索曼街上的新科-美威体育场里的看台。这种看台是由一个顶盖和一个后支索系统支撑的捆绑型悬挑结构。在平面图上，屋盖有140米宽、30米的跨距，向上倾斜3°，离地面有35米，座位分为两层。实验设备和程序的所有细节都表述在引用[2]中，但只给出了简要总结。 图1参数的研究和开力和弯矩的符号约定 在一个1:200比例的模型中利用一个加工过的有机玻璃板夹层造出了模型的屋盖，这样能够让顶部和底部的气动平均值面板相同的分开获得屋盖上的静压力。模型是固定的，并且只测量了静压力，每个仪表板包括了12个压力阀门（六个在上，六个在下）。由10米网格上的14个托架组成了四个仪表板，进而组成了这个结构的整体托架。仪表板1在前缘，仪表板4在后方。压力在每个仪表板中是平均面积的。图2展示了阀门和仪表板的配置。屋盖的夹层结构使得压力管能够分布在里面，但是会导致成为一个9毫米厚度的屋盖，多少会让整个模型有点失真。根据Letchford和其他人[6]，压力测量系统的反应频率是150赫兹的一半会导致绝对平均面积压力系数有一个在＜5%的范围内最大程度的弱化。 在早期的论文[2]中失真屋盖厚度的影响已经被处理了，从表层石油流动可视化的总结来看，平均面积压力可能不会很明显地被过厚的模型所影响。 这个试验在昆士兰大学土木工程系边界层风洞中实行，这个风洞有3米宽，2米高，并且为边界层设备向上游取了12米。在引用[2]中描述了一个1:200比例的郊区地形模拟边界层的细节。获得了对平均速率和扰动强度剖面图，以及纵向部分速率频谱的一致认可，认为0°风向对看台屋盖前缘来说是正常的。 净压力以15秒400赫兹中抽取样本并重复10次，15秒的抽样时间相当于对整个模型的大约15分钟。Fish-Tippett类型1的极值分布适于用于最大的压力。这意味着，屋盖高度平均动压力获得和非尺度化输出功率和小时平均极值（最大和最小）。交叉关联系数也在不同的仪表板之间取得。悬臂支撑屋盖的每个宽度单元的根弯曲力矩系数最大值定义在方程式(1)中。

正极定义为与向上相应的方向（可见图1）。早期的刊物[2]中广泛的记录了作为调查参量的一项功能的力矩系数。 图2全尺寸横截面和顶板压力监听安排的横截面模型 3.分析技术 3.1 如1170.2号规定

“澳大利亚风荷载规范”[1]为一个看台悬挑屋盖根弯曲力矩制作了一个模型来获得等效静力压力分配。这个分配如图3显示的一样呈三角形分布，相对较硬的悬臂这个分配的前缘压力峰值系数有Cp,c=5。对于更灵活的结构来说，如方程式（2）中阐述的一样，悬臂被自然频率改良过了。压力从屋盖顶点的平均动压力中成倍获得。墨尔本[7,8]提倡这种对多数看台屋盖的弹性模型进行测量的方式。Vh是平均每小时的风速，L是长度，而nc是悬臂的交叉风自然频率第一模式。

虽然引用[1]只给出了向上荷载的推荐，墨尔本后来关于现有的看台配置合并的向上结构研究中指出，向下荷载大约承受向上荷载的一半是可行的。 3.2协方差集成 由Hlomes和Best[3]提出的协方差集成方式用于估算引用[2]屋盖向上顶点和根弯曲力矩系数。这种方式使用了平均值、标准偏差压力系数、交叉关联、峰值因素（以向上荷载6和向下荷载3.5为典型）和荷载影响下的构造影响系数。根弯曲力矩峰值因素通过压力仪表板独有重量峰值获得，而这个峰值由压力仪表板的影响系数获得，因此前缘的仪表板会比尾部的仪表板要重许多。可选择的方法呈现在引用[13]中。在向上的部分，每个仪表板都同等的出力于向上部分，峰值因素也相对的加重。 一个简单的等效静力压力分配会让向上部分和根弯曲力矩同时达到峰值。Killen[5]提出一种梯形的等效静力峰值压力分配，这种分配导致向上部分和根弯曲力矩同时最大化，这些在图4中有呈现。峰值力矩和向上系数以及假设的梯形压力分配之间的关系体现在方程式（3）中。CM 和CL代表平均力矩极值（最大和最小）和从协方差集成里获得的向上系数。因此当压力被屋盖顶点的平均动压力计算出来时，向上和向下等效静力峰值压力分配能够从中成倍获得。 3.3 LRC技术 Kasperski和Niemann[4]提出的LRC技术被用于估算独特的荷载影响力的等效静力荷载。这种技术使用了与协方差集成、平均和标准偏差系数、交叉关联、峰值因素以及结构性影响系数的相同数据，但是除去了导致平均极值（最大和最小）荷载效果系数的压力分配。因此单独的根弯曲力矩等效静力峰值压力分配和正负极荷载的向上部分能够从屋盖顶点的平均动压力获得和计算出来。 附件A给出了每种方式和波动压力系数数据的样本计算，以及其他结构性荷载效果的样本。

图3假设三角形的等静压分布见左图。

图4简体梯形等效静压分布之后见左图

4. 结果和结论 4.1 屋面坡度和风向 早期的论文[2]表明，在屋盖峰值力矩系数与中心凹槽上的屋面坡度(±7°)之间存在着一些关系。Kawai等人[9]通过对看台屋盖的气动弹性研究来支持了这个结论。当屋面坡度是+3°的时候会产生最大的向上力矩，并使风向垂直于悬臂前缘。同时也提出，对于降低减少速度(Vh/Lnc0.4)来说，“澳大利亚风荷载规范”[1]在很多角度的风攻击上都不安全。 屋盖尾部凹槽与风向的峰值弯曲力矩的多样性座位屋面坡度的一种性能，它对坡度比中心凹槽会更敏感，但是仍然不如自由屋盖。向上部分的增长像风向一样提高了大约30°随后便轻微下降。这种多样性是源于屋盖前缘形成的圆锥形漩涡。表层石油流动可视化肯定了这种解释。当更高的正极坡度与风向达到30° 时会产生最大的尾部凹槽力矩。 在所有后来的试验中，当尾部凹槽分析为30°时，屋面坡度为+3°以及中心凹槽会得到0°风向的分析结果。 图5描述了当中心凹槽处于0°风向时的结果。这个图形展示了与向上和向下以及上游部分峰值的LRC分布相同的仪表板压力系数平均值、极值（最大和最小），也展示了精简的梯形分布。这些数据以悬臂根部x=0的比例来划分悬臂跨度。能够很清楚的看到，上方仪表板压力峰值系数表现了上方包含的仪表板压力，而这个压力是由LRC和梯形分布产生的更低值之间的合并来减小压力之间的关联。可见梯形分布较好的接近了LRC的仪表板压力期望峰值，并为履行风荷载规范树立了简要的模型。所有这些等效静力压力分布都大于“澳大利亚风荷载规范”AS1170.2[1]中假设的三角型分布。对于一个孤立看台的中心凹槽来说，由于风荷载的原因，这里没有向下的荷载。 图6展示了中心凹槽在风向为30°时相应的结果。梯形分布又一次的展示它更好的接近了LRC的仪表板压力峰值和在模型上测量的实际仪表板压力峰值。同样在AS1170.2的结果中包含了这样的对比并指出了一种不守恒的荷载分布。对于风向来说，除去前缘仪表板之外，其他地方也没有向下的荷载。

图5中心区域等效静力峰值压力分布，孤立看台H / L= 1.1，风的方向= 0°。 图6边缘区域等效静力峰值压力分布，孤立看台H / L =1.1，风向= 30°。 4.2 前缘横木

因为横木能够提供高度的可视标志，所以它们逐渐成为了看台屋盖上的常见特征。在早期的论文[2]中，测试了许多横木方案并记录了力矩系数峰值。其中研究了两种横木深度F/L=0.1和0.2，以及位置的影响，不论是完全在屋盖水平之上还是在下或者是在两者之间，还测试了横木后面空隙和风向的影响。图1展示了与前缘横木有关的几何学。在这个研究中，横木充分的延长了整个看台屋盖的长度。研究中还表明了处于0°风向中心凹槽和30°尾部凹槽时峰值压力系数存在于更大的横木中(F/L=0.2)。同时分析了横木在屋盖上面和在下面的情况，然而由于非常小的杠杆臂影响，横木对于根弯曲力矩的承载分布被忽略了。

图7中心区域等效静力峰值压力 分布，孤立看台H / L =1.1，风向= °，领先的筋膜安装上述的屋顶上。

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钢结构的风荷载分析

钢结构的风荷载分析

钢结构的风荷载分析钢结构为现代建筑中常见的结构形式之一，其强度和稳定性对于保证建筑物的安全至关重要。

在设计和施工过程中，风荷载是必须考虑的重要因素之一。

本文将对钢结构的风荷载进行分析，并介绍相应的分析方法。

1. 风荷载的基本概念风荷载是指风对建筑物或结构体表面产生的压力、摩擦力和抗力，其大小和分布受风速、建筑物形状和周围地形等因素的影响。

风荷载对于钢结构来说是一个动力荷载，其作用方式为静风荷载和动风荷载。

2. 静风荷载的计算方法静风荷载是指建筑物表面受到的静态压力，根据中国国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012），可采用剪力法和压弯法进行计算。

剪力法是指将建筑物视为具有一定高度的板壳结构，根据建筑物所处地区的基本风压和风速参数，按照不同高度上的压力逐层计算，并得出结果。

压弯法则是通过计算建筑物所受最不利风荷载引起的屋面或屋架的最大弯矩，再根据弯矩和截面的抗弯承载力来判断结构的强度是否满足要求。

3. 动风荷载的计算方法动风荷载是指建筑物表面受到的震动或摇晃引起的压力，主要由周期性波动引起。

动风荷载可以通过输入风速时程和结构振型来计算。

在计算动风荷载时，需要根据建筑物特点和地理环境选择合适的方法，如有限元法或数值分析法。

4. 风荷载分析的影响因素除了静力和动力形式的风荷载外，还有一些其他因素也会影响风荷载的大小和分布。

其中包括建筑物的高度、形状、表面粗糙度、周围环境和地理位置等。

此外，风荷载的方向也需要进行分析。

通常情况下，建筑物需要同时考虑垂直于其表面和平行于其表面的风荷载，以保证结构的稳定性和安全性。

5. 风荷载分析的应用风荷载分析在钢结构的设计和施工中具有重要的应用价值。

通过合理的风荷载分析，可以确定结构的受力情况，从而优化结构形态和材料的选择。

风荷载分析还可以用于评估现有结构的安全性和可靠性。

通过对结构所受风力的计算，可以检查结构是否满足规范的要求，及时采取必要的防护和加固措施。

光伏斜屋顶支撑结构抗风设计计算

光伏斜屋顶支撑结构抗风设计计算

光伏斜屋顶支撑结构抗风设计计算随着可再生能源的普及和应用，光伏发电系统广泛安装在斜屋顶上，为建筑提供绿色能源。

在设计光伏斜屋顶支撑结构时，抗风设计是不可忽视的一项重要内容。

本文将详细介绍光伏斜屋顶支撑结构抗风设计的计算方法和相关要点。

一、风荷载计算抗风设计的第一步是计算风荷载。

根据《建筑抗风设计规范》等相关规范，风荷载计算包括基本风压和风荷载分布的确定。

基本风压的计算可采用规范中的公式，并结合光伏斜屋顶支撑结构的高度、形状和地理位置等因素进行修正。

风荷载分布的确定可采用等效静力法或风洞试验等方法。

等效静力法常用于光伏斜屋顶支撑结构的设计中，可以将结构抗风能力参数化后进行计算。

风洞试验则可以更加精确地预测风荷载的分布情况。

根据实际情况选择适当的方法计算风荷载分布，并将结果应用于后续的结构分析与设计。

二、结构受力分析在确定了风荷载后，进行结构受力分析是抗风设计的关键步骤之一。

光伏斜屋顶支撑结构通常由支撑柱、梁和连接件等组成，在分析过程中，需要考虑各部位的受力情况。

首先，通过有限元分析等方法对各个构件进行应力分析，确定各个构件的受力情况，包括压力、拉力和弯矩等。

根据结构的设计要求，合理选择材料和尺寸，通过分析得到的受力情况，对结构进行调整和优化。

其次，结合实际情况和施工要求，考虑光伏斜屋顶支撑结构的整体稳定性。

结构的整体稳定性包括整体抗弯刚度和整体抗扭刚度等。

在设计过程中，可以采用增加剪力墙、增设支撑连接件等措施提高结构的整体稳定性。

三、关键节点设计在抗风设计中，关键节点的设计十分重要。

对于光伏斜屋顶支撑结构而言，关键节点包括支撑柱与梁的连接、梁与光伏板的连接等。

这些关键节点承载着较大的受力，设计时需要采用适当的方法保证其安全可靠。

首先，对关键节点进行应力分析，确定其承载能力。

根据结构的要求，选择合适的连接方式和材料，确保关键节点的强度和刚度要求。

其次，进行节点的抗倾覆计算。

由于光伏斜屋顶支撑结构容易受到侧向风荷载作用造成倾覆，需要进行抗倾覆计算。

ASCE_7-10美国建筑荷载规范(中文版)

ASCE_7-10美国建筑荷载规范(中文版)

1.3.1 强度和刚度...........................................................................................................7 1.3.2 适用性...................................................................................................................8 1.3.3 自应变...................................................................................................................8 1.3.4 分析.......................................................................................................................8 1.3.5 结构抗力的作用.................................................................................................98 1.4 结构的整体稳固性..........................................................................................................9 1.4.1 结构整体稳固性验算的荷载组合.......................................................................9 1.4.2 传力路径的连接...................................................................................................9 1.4.3 侧向力...................................................................................................................9 1.4.4 支承上的连接.......................................................................................................9 1.4.5 结构墙的锚固.......................................................................................................9 1.4.6 偶然事件的荷载.................................................................................................10 1.5 建筑物和其他结构的分类...............................................................................................10 1.5.1 风险级别.............................................................................................................10 1.5.2 复杂风险类型..................................................................................................... 11 1.5.3 毒、剧毒、爆炸性物质.....................................................................................11 1.6 既有建筑物的维护和改造............................................................................................11 1.7 荷载试验........................................................................................................................11 1.8 引用标准和其他文件...................................................................................................... 11 2 荷载组合................................................................................................................................... 11 2.1 一般规定........................................................................................................................11 2.2 符号说明........................................................................................................................12 2.3 荷载抗力系数设计法（LRFD）的荷载组合..............................................................12 2.3.1 适用范围...............................................................................................................12 2.3.2 基本组合...............................................................................................................12 2.3.3 考虑洪水荷载的荷载组合....................................................................................13 2.3.4 考虑覆冰荷载的荷载组合....................................................................................13 2.3.5 考虑自应变的荷载组合........................................................................................13 2.3.6 考虑偶然事件的荷载组合....................................................................................14 2.4 容许应力设计法（ASD）的荷载组合........................................................................14 2.4.1 基本组合................................................................................................................14 2.4.2 考虑洪水荷载的荷载组合................................................................................1514 2.4.3 考虑覆冰荷载的荷载组合....................................................................................15 2.4.4 考虑自应变的荷载组合........................................................................................15 2.5 考虑偶然事件的荷载组合............................................................................................15 10 大气环境下的覆冰荷载.....................................................................................................1517 10.1 一般规定..................................................................................................................1517 10.1.1 特殊场地的研究...........................................................................................1517 10.1.2 动荷载...........................................................................................................1617 10.1.3 例外...............................................................................................................1617 10.2 定义..........................................................................................................................1617 10.3 符号说明..................................................................................................................1617 10.4 冻雨产生的覆冰荷载..............................................................................................1617
【免费下载】GB50009 建筑结构荷载规范

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建筑结构荷载规范GB50009-2001 第1章总则第2章术语及符号2.1术语2.2符号第3章荷载分类和荷载效应组合3.1荷载分类和荷载代表值3.2荷载组合第4章楼面和屋面活荷载4.1民用建筑楼面均布活荷载4.2工业建筑楼面活荷载4.3屋面活荷载4.4屋面积灰荷载4.5施工和检修荷载及栏杆水平荷载4.6动力系数第5章吊车荷载5.1吊车竖向和水平荷载5.2多台吊车的组合5.3吊车荷载的动力系数5.4吊车荷载的组合值,频遇值及准永久值第6章雪荷载6.1雪荷载标准值及基本雪压6.2屋面积雪分布系数第7章风荷载7.1风荷载标准值及基本风压7.2风压高度变化系数7.3风荷载体型系数7.4顺风向风振和风振系数7.5阵风系数7.6横风向风振附录A常用材料和构件的自重附录B楼面等效均布活荷载的确定方法附录C工业建筑楼面活荷载附录D基本雪压和风压的确定方法附录D.1基本雪压附录D.2基本风压附录D.3雪压和风速的统计计算附录D.4全国各城市的雪压和风压值附录D.5全国基本雪压,风压分布及雪荷载准永久值系数分区图附录E结构基本自振周期的经验公式附录E.1高耸结构附录E.2高层建筑附录F结构振型系数的近似值附录F.1结构振型系数按实际工程由结构动力学计算得出.在此仅给出截面沿高度不变的两类结构第1至第4的振型系数和截面沿高度规律变化的高耸结构第1振型系数的近似值.在一般情况下,对顺风向响应可仅考虑第1型的影响,对横风向的共振响应,应验算第1至第4振型的频率,因此列出相应的前4个振型系数.附录G本规范用词说明建筑结构荷载规范GB50009-2001第1章总则第1.0.1条为了适应建筑结构设计的需要，以符合安全实用、经济合理的要求，特制订本规范。

第1.0.2条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的结构设计。

第1.0.3条本规范是根据《建筑结构设计统一标准》(GB50068-2001)规定的原则制订的。

第1.0.4条建筑结构设计中涉及的作用包括直接作用(荷载)和间接作用(如地基变形、混凝土收缩、焊接变形、温度变化或地震等引起的作用)。