关于风荷载体型系数取用-2

关于门式刚架单层房屋体型系数的选用，目前国内主要有两种，一种是按照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002，一种是按照《建筑结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)。如何选用这两种规范的体型系数和在结构设计软件PKPM中的具体应用成了结构设计人员必须解决的问题，本文就两种规范体型系数的区别和各自的适用范围通过算例进行验证，并提出笔者的看法。

在《建筑结构荷载规范》(以下简称GB50009)中，7.1.1条明确指出，计算主要承重结构和围护结构时，分别采用7.1.1-1式和7.1.1-2式，体型系数分别采用主体结构体型系数和围护结构的局部风压体型系数。主体结构体型系数根据7.3.1条取用，而围护结构局部风压体型系数按照7.3.3条规定，考虑边角区的影响和有效受风面积的修正。在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（以下简称CECS102）中，主体结构和围护结构均采用相同的公式附录A.0.1式。刚架和围护结构等的体型系数按照表A.0.2中的相应数据。其中区分端区、中间区、边角区等，同样也有有效受风面积的修正。

GB50009已在我国沿用了50多年，积累了丰富的实际工程经验，它是面对所有结构形式的建筑房屋，因此具有通用性，也是工程设计和软件应用的主要参考依据。CECS102是参考美国金属房屋制造商协会MBMA的相关试验数据和资料编制的，主要针对门式刚架低矮房屋，已为世界多个国家采用。CSCE102有其相对较强的针对性，也就有其特定的适用范围，关于风荷载计算适用范围在CECS102附录A.0.2中已有明确表述，对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不大于10度、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数可以按照CECS102附录A的规定进行取用。此时的风荷载计算结果是比较接近相关的试验数据的，用于工程设计是没有问题的。而试验分析同时也表明，当柱脚铰接且刚架的L/H大于2.3和柱脚刚接且L/H大于3.0时，按《荷规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩已经偏离试验数据较多，再按此风荷载体型系数取用已经严重不安全。因此，在工程设计中对于房屋高宽比不大于1的，应该严格按照CECS102的体型系数进行取用。

下面通过算例比较《荷载规范》和《门规》的风荷载体型系数的计算结果，对于主体结构，封闭式房屋中间区的体型系数：

算例一，跨度L＝24m，高度H＝8m，L/H=3.0, 50年一遇基本风压W0＝

0.50KN/m2，地面粗糙度B类，恒载0.30KN/m2，活载0.50KN/m2。

1、按GB50009取用风荷载体型系数：

左风左柱弯矩图：

弯矩包络图：

2、按CECS102 取用风荷载体型系数：

左风左柱弯矩图：

弯矩包络图：

3、对比两种情况下弯矩内力值。

对于屋面梁构件，由于《门规》风荷载体型系数为-1.0和-0.65（风吸力）比《荷载规范》的（-0.60和-0.50）要大的多，从计算结果可以看出，风载产生的梁端

序号算例信息

荷载取值左风荷载工况下弯矩值工况组合包络弯矩值

恒

载

活

载

风

载

荷规门规比值荷规门规比值

算例一L=18m;

H=9m;

L/H=2.0;

I=1/10;

0.3 0.3 0.7 -167.1 -156.6 1.07

+187.4 +135.7 1.38

-174.2 -159.6 1.09

算例二L=18m;

H=9m;

L/H=2.0;

I=1/10;

0.5 0.5 0.5 -119.3 -111.9 1.07

+245.5 +215.1 1.14

-76.9 -66.4 1.16

算例三L=18m;

H=4.5m;

L/H=4.0;

I=1/10;

0.3 0.3 0.7 -87.8 -109.4 0.80

+141.3 +141.3 1.00

-60.8 -91.1 0.67

算例四L=18m;

H=4.5m;

L/H=4.0;

I=1/10;

0.5 0.5 0.5 -62.7 -78.2 0.80

+223.9 +223.9 1.00

-6.1 -15.5 0.39

结语：

从体型上来讲，《门规》主要是针对门式刚架低矮房屋，其风荷载体型系数也是根据这一类型建筑房屋的试验数据提出的。对于《门规》风荷载体型系数取用的适用范围，《门规》附录A.0.2中有明确交代。对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不大于10度、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于房屋的最小水平尺寸。符合这些条件的房屋可以按《门规》附录A相关规定进行风荷载计算。形象的讲，这些体型的房屋都是“趴”

在地面上的，对于其它体型的建筑房屋，比如“站”在地面上的房屋，其风荷载体型系数可按《荷规》规定取用。

《门规》附录A条文说明中明确指出，当柱脚铰接且刚架的L/H小于2.3和柱脚刚接且L/H 小于3.0时，采用《荷规》风荷载体型系数进行刚架设计偏于安全，而在其它情况下，按《荷规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩严重不安全。

其中有一个问题要注意，按《门规》风荷载体型系数计算时，风荷载基本风压应乘以调整系数1.05。这是因为国内外50年一遇基本风压取用差异造成的。而按《荷规》取用体型系数时，则无需再考虑1.05的调整系数。