1、門式剛架設計中關于風荷載體型系數s的研究姜蘭潮 馮東 汪一峻（北京交通大學 北京 100044）摘要：以跨高比Lh為參數，采用門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程和建筑結構荷載規范GB50009-2001的風荷載體型系數，以大量的工程實例進行對比分析，得出門式剛架控制設計的幾點重要結論。 關鍵詞：門式剛架風荷載體型系數跨高比（）（）（），概述門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程附錄表系根據美國金屬房屋制造商協會低層房屋體系手冊（）中有關小坡度房屋的規定，分別給出房屋端區和中間區的不同風荷載體型系數s。盡管它是根據風洞試驗得出的，是專門針對低層鋼結構房屋的，內容詳盡，已為多數國家采用，但它與我國已沿用多年的

2、建筑結構荷載規范GB50009-20012第7.3節中的體型系數s算得的風荷載組合彎矩設計值相比，在多數情況下偏小甚多。在編制2002年全國民用建筑工程設計技術措施結構中，根據近年來的多次分析后，一致認為應在大多數Lh的門式剛架中采用建筑結構荷載規范GB50009-2001表7.3.1中的體型系數s。為照顧到中這一實測經驗，當Lh>，風荷載較大，屋面荷載較輕的少數門式剛架中有可能會出現按計算比按GB50009-2001計算風荷載組合彎矩設計值稍偏大的情況，故仍保留了的風荷載體型系數s。目前兩種風荷載體型系數s共存，設計部門都有采用的，甚至有些設計軟件只適用于一種體型系數，作者以實例為主，

3、特作以下分析，供讀者分析參考。體型系數對比分析2.1建筑結構荷載規范GB50009-2001第7.3節表7.3.1項次2，體型系數取值如下： 柱：迎風面 s背風面s梁： 迎風面 s背風面s2.2附錄表中間區，體型系數取值如下：柱：迎風面s背風面s梁：迎風面s背風面s2.3與的體形系數和內力比較柱面風荷載、（如圖所示）計算所需的s之和，比大，其比值為。從所舉例子的計算結果（見表）看，彎矩計算值，與s之比接近。梁面風荷載、（如圖所示）計算所需的s之和，比大，其比值為。從所舉例子看，彎矩計算值與s之比一致。2.4初步分析（）對柱面的s比大倍，前者安全。（）對梁面的比小倍，后者安全。這反映兩個問題：1

4、）應考慮柱高和梁跨兩個重要參數，即剛架跨長L與柱高h的比值L/h。2）梁面風荷載s均為風吸力（負值）與剛架豎向恒載和活載起相互抵消作用，因此不能單純從GB50009-2001與CECS102：2002兩者風的彎矩絕對值大小相比來判別何者安全，而應從兩者的彎矩組合值綜合比較。3.計算實例以圖1所示剛架為例：柱距為d，基本風壓為0.5，地面粗糙度為類，、分別為、Q 恒、活荷載。則風荷載標準值µµ，式中為風振系數。根據中國建筑科學研究院建筑結構研究所規范室給中國建筑標準設計研究所的函3 w復中已明確：高度小于的單層工業房屋仍可按以往實踐經驗不考慮風振系數，本文中房屋w高度h均小于

5、10m，取，風壓高度變化系數µ，于是得剛架各部分的風荷載標準值為圖剛架計算簡圖µ（）（）假定梁為等截面，梁柱線剛度之比為，其中為梁段長度，、分別為梁、柱的截面慣性矩，取系數（）（）。則、截面的水平反力分別為：（）（）（）作用下 （）（）（）（）（）（）（）作用下（）（）作用下 （）（）（）或作用下 （）（）、截面彎矩為：（）××（）作用下 （）××（）（）作用下（）作用下 （）或作用下 ×（）共同作用下，分別將各自內力疊加即可。將兩種規范的體型系數代入以上公式中，并考慮荷載分項系數（恒載，活載，風載），取跨度，柱高，柱距，屋

6、面坡度，。計算得到各工況下的彎矩設計值，如表所示，并繪制彎矩圖如圖、所示。表各工況下彎矩設計值（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）注：表中括號內的數值是規程CECS102：2002的計算結果，其他為規范GB50009-2001的計算結果。得到最不利的計算結果，列于表中，并增加了幾種剛架實例。表剛架風荷載彎矩組合設計值比較表剛架序號柱距尺寸（）柱距恒載標準值（）活載基本風壓標準值（）（）截面彎矩（）風荷載單獨作用恒活組合恒、活、風組合最不利截面彎矩（）風荷載單獨作用恒活組合恒、活、風組合最不利剛架序號尺寸（）柱距柱距恒載標準值（）續表活載基本風壓標準值（）（）截面彎矩（）風荷載單獨作

7、用恒活組合恒、活、風組合最不利截面彎矩（）風荷載單獨作用恒活組合恒、活、風組合最不利注：表中分子為按計算，分母為按計算。結論（）房屋風荷載的體型系數與房屋形狀有關，與所選結構類型無關，一般應采用建筑結構荷載規范第節中所列的風荷載體型系數µ計算結構風荷載。（）門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程：借鑒國外實測µ資料，可供設計人員作為加強剛架個別截面和驗算的參考。當剛架時，控制截面的彎矩組合設計值比按算得的小得多。（）比較兩種規范風荷載的效應，不能單從兩者風荷載項進行比較，應將兩者的彎矩組合設計值綜合進行比較才能得出合乎情理的正確結論。而按：風幾乎不起作用，全部由恒荷載活荷載控制設計，這不合常理。（）常用剛架的跨高比，控制截面在點，梁右端向上彎曲（負彎矩），梁左端則相反，一般點不控制。它僅當，且屋面恒載小，風荷載較大時，在（風恒）作用下，風吸力有可能使梁端的正彎矩比自重引起的負彎矩大，這樣，二者抵消后可能使點正彎矩值還大于點負彎矩值，此時點才起控制作用。但它不會超出按算得的很多。（）參照輕型鋼結構設計指南將所取用的µ，改用的µ重新給出，對多榀單跨剛架進行分析，其梁柱彎矩組合設計值與上述分析基本一致，梁柱截面面積需加大，必須引起高