AS 1170.2结构设计作用与风的作用

AS 1170.2结构设计作用与风的作用

第 1 章综述

1.1 范围

本标准涉及风速的确定步骤和受风力作用影响的结构在结构设计中需使用的、由此引起的风力作用，这种风力作用不同于龙卷风造成的风力作用。

本标准包含以下标准范围内的结构：

(a) 高度低于200米的建筑物；

(b) 屋顶跨度低于100米的结构；

(c) 除海上结构、桥梁和输电塔以外的结构。

注:

1 本标准是上述标准范围内的结构的独立文件。通常，本标准可用于

所有结构，但需提供其他信息。风洞试验的指导方针、可靠参考和可供选择参数在结构设计—风力作用—注释一节的AS/NZS

1170.2附录1(AS/NZS 1170.2:2002附录)中有规定。

2 如果结构的自然频率低于1 Hz ，则第6章要求进行动态分析(见第6

章)。

1.2 应用

阅读本标准时，应结合AS/NZS 1170.0一起阅读。

本标准可用作证明结构是否遵守澳大利亚建筑标准第B1部分要求的手段。

1.3 参考文件

本标准中参阅了以下文件：

AS

4040 薄板屋顶和墙壁包层的试验方法

4040.3 第3部分: 旋风地区的抗风压性能

AS/NZS

1170 结构设计

1170.0 第0部分: 一般原则

ISO

2394 结构可靠性的一般原则

4354 风力对结构的作用

澳大利亚建筑标准委员会

澳大利亚建筑标准

1.4 风力作用的确定

应确定设计中使用的风力作用值(W)，风力作用值应适合结构或结构元件的类型、其预期用途、设计工作寿命和风力作用影响。

当按照第2章中详述的步骤使用本标准中规定的值进行测定时，则可以认为满足了本条要求。

1.5 单位

除了特别说明外，本标准使用国际标准单位的公斤、米、秒、帕斯卡、牛顿和赫兹(kg, m, s, Pa, N, Hz)。

1.6 定义

本标准中使用的术语定义列在附录A中。

1.7 符号

本标准中使用的符号列在附录B中。

第 2 章 风力作用的计算

2.1 综述

测定作用在结构和结构元件或建筑物上的风力(W )的步骤应如下： (a) 确定现场风速(见第2.2条)；

(b) 由现场风速确定设计风速(见第2.3条)；

(c) 确定设计风压和分布力(见第2.4条)；

(d) 计算风力作用 (见第2.5条)。

2.2 现场风速

在地面以上(见图2.1)参考高度(z )处8个基本方向(β)上所定义的现场风速(V sit,β) 应如下：

V sit,β = V R M d (M z,cat M s M t ) . . . 2.2 其中，

V R = 第3章规定的区域性3s 阵风风速，单位为米/秒，年超过

数概率为1/R ；

M d = 第3章规定的8个基本方向(β)上的风向放大系数；

M z,cat = 第4章规定的地形/高度放大系数；

M s = 第4章规定的屏蔽放大系数；

M t = 第4章规定的地势放大系数。

通常，风速是在平均屋顶高度(h )处测定的。有些情况下会有所不同，根据适当章节的规定，有时风速是根据结构来测定的。

在不知道建筑物方位的情况下，应假定区域性风速是从任意基本方向上都起作用的(即所有方向 M d = 1.0)。

2.3 设计风速

建筑物正交设计风速(V des,θ)应作为最大基本方向现场风速(V sit,β)，它成直线插入方位基点之间，方位基点处于与设想的正交方向成±45度的扇面内(见图2.2 和2.3)。

注: 就是说，在[β = θ ±45 度]范围内，V des,θ 等于现场风速(V sit,β)的最大值，β是从正北顺时针的基本方向，θ是与建筑物正交轴所成的角度。

在结构为墙壁、板围和网格塔架的情况下，如果设想角度为45°，则V des,

θ应为V sit,β值，此值处于从设想的45°

方向±22.5°的扇面中。 对于最终极限状态设计，V des,θ不应低于30米/秒。

注: 对于最恶劣的方向，保守的方法是用风速和放大系数对结构进行设计。例如，陡坡上的建筑物，可以轻易地检验出暴露面(朝向陡坡)的V R M d (M z,cat M s M t )是否是最坏情况。另外，为简化设计，此数值可用作建筑物所有方向上的设计风速。

屋顶平均高度

图2.1结构的参考高度

图 2.2 风向和建筑物正交轴的关系

基本方向

注:在θ±45度的范围内，V

des,θ值是V

sit,β

的最大值，在此处所示情况下，V

des,θ

值为

风速X。

图 2.3 V sit,

β转化成V des,θ的例子

2.4 设计风压和分布力

2.4.1 设计风压

结构和结构元件的设计风压(p)，单位为帕斯卡，应按如下所示进行测定：p = (0.5 ρair) [V des,θ]2 C fig C dyn . . . 2.4(1) 其中

p = 正常作用于表面的设计风压，单位为帕斯卡；

= p e, p i 或p n，其符号由用于C fig评估的C p值来限定。

注: 压力取为正数，表明超过环境压力和负压，表面低于环境压力。

ρair = 空气密度，应取为1.2 kg/m3

V des,θ= 建筑物正交设计风速(通常, 根据第2.3条，θ= 0°, 90°, 180°, 和270°)。

可以是一个单一值或者表示为高度(z)注: 对于某些应用来说, V des,

θ

的函数，例如：高大建筑物的迎风墙(>25m)。

C fig= 第5部分规定的空气动力形状系数

C dyn= 第6部分规定的动态响应系数(除非结构对风敏感，否则数值为1.0，见

第6章)。

2.4.2 设计风的分布力

结构和结构元件单位面积上设计风的摩擦阻力(f)，单位为帕斯卡，应按如下所示测出：

f = (0.5 ρair) [V des,θ]2 C fi

g C dyn. . . 2.4(2)

2.5 风力作用

2.5.1 综述

AS/NZS 1170.0中使用的风力作用(W)应按照第2.5.2至2.5.5条的规定测定，加速度应按照第2.5.6条规定测定。

2.5.2 需考虑的方向

应通过对与结构成一条直线的至少四个正交方向上的风进行考虑来获得风力作用。

2.5.3 表面或结构元件上的力

2.5.

3.1 从风压得到的力

为了测定风力作用，施加在墙壁或屋顶之类的表面或结构元件上的力(F)（单位为牛顿）应为力的矢量和，它是根据适用于假定区域(A)的压力来计算的，其计算如下

F = Σ(p z A z) . . . 2.5(1) 其中，

p z= 第2.4.1条中计算的设计风压，单位为帕斯卡(作用于表面的正常力), 高度为z。

注: 压力符号规定造成正压时力朝向表面，负压时力离开表面。

A z= 参考区域，单位为平方米，高度为z, 在此高度上压力(p z)起作用。