雪风和地震荷载计算方法
雪风和地震荷载计算方法
雪、风和地震荷载的计算方法1 雪荷载1.1 文献[2]中国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》文献[2]我国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》第6.1.1条规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：s k=μr s o(1-1) 式中：s k为雪荷载标准值，[kN/m2]；μ r为屋面积雪分布系数；s o为基本雪压，[kN/m2]。
规范第6.1.2条规定，基本雪压应按该规范附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的雪压采用。
高于1989年同名规范30年一遇的标准。
第6.1.3是对规范没有给出基本雪压的地点取值方法的规定。
第6.1.4条是对山区基本雪压的规定。
屋面积雪分布系数μ r根据屋面形状按表6.2.1确定。
1.2 文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版7.3规定，斜度小于1/12的平屋面的雪荷载按下式计算：p f=αC e C t I p g (1-2) 式中：p f为雪荷载，[lb/ft2]；α系数，美国本土为0.7，阿拉斯加为0.6；C e为暴露系数；C t为热力系数；I为重要性系数，根据表1及表20，一般公用发电厂I=1.0；p g为地面雪荷载。
据规范解释对7.2的说明，地面雪荷载系基于雪荷载超过的年概率为2%（即平均重现期50年）的数值。
1.3 文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》从上可见，文献[7]考虑的系数更多。
为了考虑与文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》一致，采用文献[2]的标准。
因矩形烟风道为平顶，根据后者的表6.2.1第1项取μ r =1.0。
Page 1 of 82 风荷载2.1 文献[2]中国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》文献[2]第7.1.1条规定，垂直于建筑物表面的风荷载标准值，应按下述公式计算：当计算主要承重结构时w k =β z μ s μ z w o(1-3) 式中：w k为风荷载标准值[kN/m2]；β z为高度z处的风振系数；μ s为风荷载体型系数；μ z为风压高度变化系数；w o为基本风压，[kN/m2]。
风荷载与雪荷载计算20200321
βz ——高度z处的风振系数；高度小于30m，此值取1.0
μs ——风荷载体型系数；封闭式拱形屋面建筑，此值取1.0 μz ——风压高度变化系数；高度小于10m，此值取1.0
风荷载 W0 ——基本风压（kN/m²），按照济南本地50年一遇大风，取值0.45kN/m²
N=100 0.35
主导风向SE、SSW、NE，其次是SW、 S，最少的是NNW
春季风多且大，尤以4月份最大，平均风 速为4m/s（三级），为全年平均风速最 大月。春季大风占全年8级以上大风日数 的56%
承风面积
S1=40m*6m=240m²
承风阻力
P1=S1*W0=240m²*0.45kN/m²=108kN
倾翻力矩
M1=P1*H1=108kN*6m=648kNm，约66吨
倾翻阻力矩要 求
≥700kNm，约75吨
sk=μr s0 =1*0.3=0.3kN/m²
雪荷载
sk—雪荷载标准值（kN/m²） μr——屋面积雪分布系数，按单跨双坡屋面均匀分布，坡度小于25°，积雪分布系数
取1
s0—基本雪压（kN/m²），按济南50年一遇降雪，雪压取值0.3kN/m²
要求建筑支撑荷载>0.3kN/m²，折算重量为30kg/m²，帐篷屋顶面积约为400m²， 要求结构承重为12000kg
基本风压 基本雪压
N=10 0.3
N=10 0.2
N=50 0.45 N=50 0.3
N=100 0.5
第3章风及地震荷载的对比ppt课件
混凝土房屋结构
混凝土房屋结构
三、楼板无限刚性假定 假定楼板在自身平面内为绝对刚性，在平面外刚度
很小可以忽略。
无扭转时
§3 设计要求及荷载效应组合
混凝土房屋结构
什么是荷载？ 什么是荷载效应？
§3 设计要求及荷载效应组合
一、承载力验算
在风荷载作用下，高度超过150m的高层建筑，应满 足人使用的舒适度要求。此时，按照重现期为10年的风 荷载计算结构顶点加速度，或由风洞试验确定顺风向与 横风向结构顶点最大加速度，
应满足下列要求：
max
住宅、公寓： max0.1m 5/s2
办公、旅馆： max0.2m 5/s2
五、稳定和抗倾覆
混凝土房屋结构
混凝 土
轴压比不小于0.15的柱
0.80
剪力墙
0.85
各类受剪、偏拉构件
0.85
地震作用属于可变作用或偶然作用，其可靠指标 的取值应低于静力作用下的可靠指标。因而，从理 论上说，抗震设计中采用的材料强度设计值应高于 静力作用时的材料强度设计值。但设计规范为了使 用方便，便于将地震作用效应与静力荷载作用效应 直接比较，在抗震设计中仍采用静力设计时的材料 强度设计值。但通过引入承载力抗震调整系数来提
0.90
0.80
混凝土房屋结构
0.60
无人区未予记录
0.90
全国基本风压分布图〔kN/m2）
混凝土房屋结构
两者对环境的要求
混凝土房屋结构
风荷载：地表状况。
如地面粗糙度、是否山峰、山坡、谷地、谷口、山口等
地震作用：地震地质构造。
如是否板块交接处，地质构造是否均匀， 场地土的软弱程度，是否山峰、山坡等
水利工程地震荷载计算公式
水利工程地震荷载计算公式地震是一种自然灾害，对于水利工程来说，地震荷载是一项重要的设计参数。
在水利工程设计中，地震荷载的计算是非常重要的，因为地震荷载的大小直接影响着水利工程的安全性和稳定性。
因此，水利工程地震荷载的计算公式是设计过程中必不可少的一部分。
地震荷载的计算公式是根据地震力学理论和水利工程结构的特点而得出的。
地震荷载的计算公式可以分为两种情况，一种是对于水利工程结构本身的地震荷载计算，另一种是对于水库水位变化引起的地震荷载计算。
下面将分别介绍这两种情况下的地震荷载计算公式。
一、水利工程结构本身的地震荷载计算公式。
对于水利工程结构本身的地震荷载计算，一般采用地震作用谱法。
地震作用谱法是根据结构的动力特性和地震动特性来计算结构的地震荷载的一种方法。
地震作用谱法的计算公式如下：F = C×M×S。
其中，F为结构的地震荷载；C为结构的地震作用系数；M为结构的质量；S 为结构的地震作用谱。
地震作用系数C是根据结构的类型和地震区的地震烈度来确定的，一般在设计规范中有详细的规定。
结构的质量M可以根据结构的重量和密度来计算得出。
地震作用谱S是根据地震动的频率和加速度来确定的，可以通过地震监测数据或者地震波传播理论来计算得出。
通过以上公式，可以计算出水利工程结构本身的地震荷载，从而为水利工程的设计提供重要的参考。
二、水库水位变化引起的地震荷载计算公式。
对于水库水位变化引起的地震荷载计算，一般采用水动力学理论和地震工程理论相结合的方法。
水库水位变化引起的地震荷载计算公式如下：F = ρ×g×H×ΔH。
其中，F为水库水位变化引起的地震荷载；ρ为水的密度；g为重力加速度；H 为水库水位；ΔH为地震引起的水位变化。
通过以上公式，可以计算出水库水位变化引起的地震荷载，从而为水库的设计提供重要的参考。
综上所述，水利工程地震荷载的计算公式是根据地震力学理论和水利工程结构的特点而得出的。
风荷载计算方法
风荷载计算方法
风荷载计算是指根据建筑物高度、结构形式、地理位置、建筑物
表面积、风速等参数，计算出风力对建筑物产生的作用力，以确定建
筑物在风力作用下的稳定性和安全性。
风荷载计算是建筑结构设计的
重要基础计算，对保证建筑物的安全性和稳定性具有极为重要的意义。
计算风荷载的方法主要采用美国标准和欧洲标准两种方法。
美国标准采用ASCE7标准，根据建筑物的形状、高度、地理位置、建筑物表面积、风速等参数参考标准的风荷载量进行计算。
首先根据
不同的地区选择适用的地区风速，然后按照建筑的高度和类型选择适
当的风荷载系数，利用公式计算出所需的风荷载。
欧洲标准采用Eurocode 1标准，根据建筑物的高度、风速、地形
等参数确定风压力大小，并根据建筑物的形状和功能，采用不同的计
算公式进行计算。
首先根据不同的地区选择适用的地区风速，然后根
据建筑物的高度、形状和暴露面积，采用对应的风荷载系数计算风压
力大小。
计算结果通常以单位面积上的风荷载或风压力表示。
无论是美国标准还是欧洲标准，计算风荷载都需要考虑到建筑物
的结构特征、地理环境和气象情况等因素，以获取合理的结果。
同时，风荷载计算也需要考虑到建筑物在不同时期产生的不同风荷载，以便
为结构设计提供全面且准确的参考数据。
总之，风荷载计算是建筑工程设计中不可或缺的一部分，对保证
建筑物的稳定性和安全性具有非常重要的意义。
了解并运用标准的计
算方法能够为工程师们提供准确的数据，同时也能够提高建筑物的抗
风能力和设计质量，从而提高建筑物在自然灾害等情况下的防护能力。
地震载荷计算公式
地震载荷如果塔设备安装在地震烈度为七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷对塔设备的影响。
塔设备在地震波的作用下有三个方向的运动：水平方向振动、垂直方向振动和扭转，其中以水平方向振动危害较大。
为此，计算地震力时，仅考虑水平地震力对塔设备的影响，并把塔设备看成是固定在基础底面上的悬臂梁。
（1）水平地震力对于实际应用的塔，全塔质量并不集中于顶点，而是按全塔或分段均布。
计算地震载荷与计算风载荷一样，也是将全塔沿高度分成若干段，每一段质量视为集中于该段1/2处。
即将塔设备化为多质点的弹性体系，见下面的多质点的弹性体系图。
由于多质点体系有多种振型，按照振动理论，对于任意高度h K处的集中质量m K引起基本振型的水平地震力为（4-47）式中：F K1-集中质量m K引起的基本振型水平地震力，N；C z-综合影响系数，对圆筒形直立设备取C z=0.5；m K-距离地面h K处的集中质量（见下左图），Kg；ηK1-基本振型参与系数，按计算；α1-对应与塔设备基本自振周期T1的地震影响系数α值。
α值可查下右图，图中的曲线部分按计算，但不得小于；αmax-地震影响系数的最大值，见表4-31；表4-31 地震影响系数α的最大值设计烈度7 8 9αmax0.23 0.45 0.90 T g-各类场地土的特征周期，见表4-32；表4-32 场地土的特征周期场地土近震远震Ⅰ0.2 0.25Ⅱ0.3 0.40Ⅲ0.4 0.55Ⅳ0.65 0.85T1-设备基本自振周期，s。
对于等直径、等壁厚的塔设备：不等直径或不等厚度的塔设备：H-塔的总高，mm；m0-塔在操作时的总质量，kg；E-塔壁材料的弹性模量，MP a；δe-筒体有效壁厚，mm；D i-设备内径，mm；E i、E i-1-第i段、第i-1段的材料在设计温度下的弹性模量，MP a；I i、I i-1-第i、第i-1段的截面惯性矩，mm4；圆筒段、圆锥段D e i-锥壳大端内直径，mm；D if-锥壳小端内直径，mm；δei-各计算截面设定的圆筒或锥壳有效壁厚，mm。
地震荷载计算
地震荷载计算地震荷载组合，一般是在正常荷载组合中加入建筑物自重和其上荷重所产生的地震惯性力、地震动土（含坝前淤积物）压力和动水（含内水）压力（含扬压力）。
高寒区冬季强震的复核尚应考虑冰的地震推力。
砌石坝地震荷载应包括坝体地震惯性力和地震动水压力。
可参照规范SL203的规定计算确定。
10.3.2 复核的地震作用标准是，除重大工程按本导则10.1.4－1规定的概率水准，由专门的地震危险性分析确定水平向地震加速度a h外，其余的按J c为7、8、9度，应依次取a h值为0.1g、0.2g、0.4g；取竖向地震加速度值为（2/3）a h。
在动力法中，地震加速度反应谱随场地类别及其振动特征周期、结构自振周期等的不同应按规范SL203的规定，确定反应谱最大值及下限值；按该规范4.5节对不同建筑物选取相应的阻尼比值。
地震作用的方向，一般情况下可只考虑水平向分量；拱坝、闸墩、闸顶机架、水塔及两个主轴方向刚度接近的混凝土结构，还应计及两个主轴方向或顺河及横河两个水平向分量；地震烈度8、9度的1、2级大坝，还应同时计入竖向地震作用分量。
地震作用效应的确定可采用拟静力法确定各点的惯性力，或采用振型分解反应谱法。
若有多条该坝实测地震记录，或有类似地震地质条件下的实测地震记录，也可采用振型分解时程分析法等动力法，按照规范SL203规定，结合各类建筑物的具体规定分别确定其地震作用效应。
一般情况下，作抗震计算时的上游水位可采用正常蓄水位；多年调节水库经论证后，可采用低于正常蓄水位的坝前水位。
土石坝应根据运用条件选用对上游坡抗震稳定最不利的常遇水位进行抗震计算；坝内流网可按相应水位的稳定渗流考虑；若需考虑库水位骤降的抗震稳定，应将地震作用和常遇的库水位降落幅值相组合。
重要的拱坝和水闸，其抗震强度计算，宜补充地震作用和常遇低水位组合的验算。
土石坝（面板坝除外）可不计地震动水压力，在土石坝动力法有效应力分析、液化分析及混凝土结构或基岩断裂区的动力分析等计算中，都必须计算孔隙压力或扬压力，必要时，应考虑孔隙压力的增长、扩散和消散。
风雪地震荷载的查询
水平地震荷载计算 (Horizontal seismic load calculaton)<GB50011-2001>省份和城市 (Province and City)抗震设防烈度 (Anti-seismic fortify intensity)影响系数 (Influenced codfficient)面板材料 (Material of cladding)厚度 (Thickness) →面密度 (Uniform density)G=0.1375 Kpa动力放大系数 (Dynamic amplificatory coefficient)水平地震荷载标准值 (Characteristic value of horizontal seismic load)=5×0.12×0.1375=0.083 Kpa 请不要更改计算公式雪荷载计算 (Snow load calculaton)<GB50009-2001>省份和城市 (Province and City)基本雪压 (Basic snow load)结构类型 (Structure type)倾角 (obliquity) α≤25°屋面积雪分布系数 (Roof snow distributing coefficient)雪荷载标准值 (Characteristic value of snow load)=1×0.35=0.35 Kpaμr=1t=10 mm →7°, 0.15g坡屋面 (Slope roof)铝塑复合板(Alum-plastic compsite panel)上海(Shanghai)So=0.35 Kpa金属或石材幕墙(Metal or granite Cladding), β=5上海(Shanghai)α=0.12GF EK ⨯⨯=αβ0S S r K ⨯=μslope roof canopyarch roof。
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雪、风和地震荷载的计算方法
1 雪荷载
1.1 文献[2]中国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》
文献[2]我国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》第6.1.1条规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：
s k=μr s o(1-1) 式中：s k为雪荷载标准值，[kN/m2]；μ r为屋面积雪分布系数；s o为基本雪压，[kN/m2]。
规范第6.1.2条规定，基本雪压应按该规范附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的雪压采用。
高于1989年同名规范30年一遇的标准。
第6.1.3是对规范没有给出基本雪压的地点取值方法的规定。
第6.1.4条是对山区基本雪压的规定。
屋面积雪分布系数μ r根据屋面形状按表6.2.1确定。
1.2 文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版
文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版7.3规定，斜度小于1/12的平屋面的雪荷载按下式计算：
p f=αC e C t I p g (1-2) 式中：p f为雪荷载，[lb/ft2]；α系数，美国本土为0.7，阿拉斯加为0.6；C e为暴露系数；C t为热力系数；I为重要性系数，根据表1及表20，一般公用发电厂I=1.0；p g为地面雪荷载。
据规范解释对7.2的说明，地面雪荷载系基于雪荷载超过的年概率为2%（即平均重现期50年）的数值。
1.3 文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》
从上可见，文献[7]考虑的系数更多。
为了考虑与文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》一致，采用文献[2]的标准。
因矩形烟风道为平顶，根据后者的表6.2.1第1项取μ r =1.0。
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2 风荷载
2.1 文献[2]中国《建筑结构荷载规范GB 50009-2001》
文献[2]第7.1.1条规定，垂直于建筑物表面的风荷载标准值，应按下述公式计算：当计算主要承重结构时
w k =β z μ s μ z w o(1-3) 式中：w k为风荷载标准值[kN/m2]；β z为高度z处的风振系数；μ s为风荷载体型系数；μ z为风压高度变化系数；w o为基本风压，[kN/m2]。
规范第7.1.2条规定，基本风压应按该规范附录D.4中附表D.4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2。
高于1989年同名规范30年一遇和不得小于0.25 kN/m2标准。
第7.1.3条是对规范没有给出基本风压的地点取值方法的规定。
第7.2.1至7.2.3条是对各种地形的风压高度变化系数的规定。
与1989年同名规范相比，这些条文都有变化，如地面粗糙度由分为三类变成分为四类。
2.2 文献[7]美国《建筑及其它结构最小设计荷载》1994年版
文献[7]6.5.1规定，在z高度的风速压力按下式计算：
q z=0.00256K z( IV )2(1-4) 式中：q z为风速压力（类似文献[2]的μ z与w o的乘积），[lb/ft2]；K z为风速压力暴露系数（类似文献[2]的μ z）；I为重要性系数，根据表1及表5，一般公用发电厂I=1.00~1.05；V为基本风速，[mph(英里/时)]。
实际运用时，还要根据具体条件，再乘上不同的受力系数C（类似文献[2]的μ s）和阵风响应系数（类似文献[2]的风振系数β z）。
规范6.5.2要求使用的基本风速至少为70mph（31.3m/s）；并且6.4.2.1还要求设计风荷载至少为10lb/ft2 (0.48kN/m2)。
据规范解释对6.5.2的说明，基本风速V系基于风速超过的年概率为0.02（即平均重现期50年）的数值。
从上可见两规范基本相似，但文献[7]标准取值稍高于文献[2]。
2.3 文献[12]《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程DL/T5121-2000》
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本文考虑与文献[12]一致，采用文献[2]的标准。
风振系数β z：是考虑风压脉动对高耸结构施加的间接影响，而在烟风道设计中考虑的是烟风道零件本身直接承受的风荷载效应，因此取β z=1。
风荷载体型系数μ s：矩形烟风道按下列两种情况
—水平通道，与之最相近的建筑物是封闭式皮带通廊，但文献[2]条文说明“7.3 风荷载体型系数”中明确指出取消了原第26项封闭式皮带通廊的规定，正文的表7.3.1也删去了相关内容，但未解释原因。
为稳妥起见，本文仍按1989年版规范表6.3.1中最相近的第26项封闭式皮带通廊取值。
—垂直通道，按文献[2]表7.3.1中最相近的“第30项封闭式房屋和构筑物(a)正多边形（包括矩形）平面”取值计算。
3 地震荷载
3.1 文献[3]中国《建筑抗震设计规范GB50011-2001》
文献[3]我国《建筑抗震设计规范GB50011-2001》第5.2.1条规定，采用底部剪力法时，各楼层可仅考虑一个自由度，结构的水平地震作用标准值；应按下列公式确定：
F Ek=α1
G eq(1-5)
式中：F Ek为结构总水平地震作用标准值；α1为水平地震影响系数值，可取水平地震影响系数最大值αmax；G eq为结构等效总重力荷载，单质点应取总重力荷载代表值。
表5.1.4-1列出不同地震烈度下水平地震影响系数最大值为：
注：括号中数值分别用于设计基本地震加速度为0.15g和0.30g的地区。
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