坡屋面风荷载计算
关于坡屋顶建模的风荷载计算
关于坡屋顶建模的风荷载计算
目前,越来越多的建筑为了造型美观采用坡屋顶.结构设计人员在PKPM建模计算时,处理不当可能导致计算结果的失真.在此,笔者通过以下算例进行比较说明.
工程算例采用平面尺寸3mX6m的一个两层建筑,一层层高3m,二层总高4m（坡屋顶高度2m）,如下图：
采用以下两种方式分别建模计算：
A、楼层组装时二层层高输入2m,屋脊节点升节点高度2m.
B、楼层组装时二层层高输入4m,檐口节点降节点高度2m.
计算时,两个模型除建模方式不同外,参数选取均相同.通过计算,得到的风荷载计算结果如下：
A建模方案的风荷载计算结果如下表
B建模方案的风荷载计算结果如下表
C平屋面建筑的风荷载计算结果如下表
通过比较,可以看出A方案与B方案的一层风荷载计算完全一致,二层的风荷载计算差异较大,且B方案与平屋顶建筑的风荷载计算结果完全一致.经查阅资料并向PKPM技术人员咨询,坡屋顶的建模应采用降节点的方式进行建模,升节点的建模方式风荷载计算未计入坡屋面高度范围的风荷载.
同样应注意,PKPM对于楼（屋）面面荷载的输入是以楼
板的投影面积为基准,输入坡屋面面层恒荷载时需用标准值应除以坡屋面角度余弦,而规范给出的活荷载是基于投影面的值,故不需修正.
以上两点是图纸审查过程中经常遇到的问题,在此加以详解供大家参考.。
四坡钢结构屋顶计算书
1计算说明1.1工程概况本设计图纸为新疆庆华能源集团有限公司二级泵站管理房钢结构屋顶施工图设计。
屋顶采用钢结构钢结构，屋面采用轻质彩钢压型板。
结构设计使用年限为50年(钢檩条等可替换的结构构件为25年），建筑结构的安全等级为二级。
1.2自然条件及设计荷载基本风压值：0.60KN/m2•，基本雪压值：1.4KN/m2 ；不上人屋面活荷载标准值：0.5kN/m2；本工程的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，抗震设防类别为丙类。
2计算内容2.1房屋面檁条结构计算2.1.1计算所选用参数1)恒载标准值为:q D=0.1KN/m22)活载标准值为:q L=0.5KN/m23)雪荷载标准值为:q=1KN/m2S4)积灰荷载标准值为:q A=0KN/m25)施工荷载标准值为:Q=1KN6)风压标准值为:q W=0.6KN/m27)风压高度变化系数为:μz=18)风压体形系数为:μs=-0.69)屋面坡度为:α＝21.8度10)檁条计算长度为:L=4.1m11)檁条间距为:a=1.29m12)跨中拉条数量为:n=1根13)檁条抗拉强度设计值为:fy=215MPa14)檁条抗剪强度设计值为:fv=125MPa15)檁条弹性模量为:E=206000MPa16)檩条规格:C140X50X20X2.517)风荷载调整系数f cw=1.12.1.2计算公式或计算软件的选用2.1.2.1计算软件PKPM20082.1.3计算步骤及结果2.1.3.1截面特性计算檩条形式: 卷边槽形冷弯型钢C140X50X20X2.5b = 50.000 h =140.000c =20.000 t = 2.500A = 0.6480E-03 Ix = 0.1868E-05 Iy = 0.2211E-06It = 0.1351E-08 Iw = 0.9319E-09Wx1=0.2668E-04 Wx2 = 0.2668E-04 Wy1 = 0.1396E-04 Wy2 = 0.6470E-052.1.3.2截面验算1、荷载及荷载组合统计1）恒荷载屋面自重(KN/m2) ：0.1000；檩条自重作用折算均布线荷(KN/m): 0.0509；檩条计算恒荷线荷标准值(KN/m): 0.1615；2）活荷载(包括雪荷与施工荷载)屋面活载(KN/m2) ：0.500；屋面雪载(KN/m2) ：1.000；施工荷载(KN) ：1.000；施工荷载不起到控制作用；檩条计算活荷线荷标准值(KN/m): 1.1060 (活载与雪荷的较大值)；3）风荷载建筑形式：封闭式；风压高度变化系数μz ：1.000；基本风压W0(kN/m2) ：0.600；边跨檩条作用风载分区：中间区；边跨檩条作用风载体型系数μs1：-0.600；中间跨檩条作用风载分区：中间区；中间跨檩条作用风载体型系数μs2：-0.600；边跨檩条作用风荷载线荷标准值(KN/m): -0.3982；中间跨檩条作用风荷载线荷标准值(KN/m): -0.3982；说明: 作用分析采用檩条截面主惯性轴面计算，荷载作用也按主惯性轴分解；檩条截面主惯性轴面与竖直面的夹角为：21.800 (单位：度，向檐口方向偏为正)；4）荷载效应组合基本组合组合1：1.2恒+ 1.4活+ 0.9*1.4*积灰+ 0.6*1.4*风压组合2：1.2恒+ 0.7*1.4*活+ 1.4积灰+ 0.6*1.4*风压组合3：1.2恒+ 0.7*1.4*活+ 0.9*1.4*积灰+ 1.4风压组合4：1.35恒+ 0.7*1.4*活+ 0.9*1.4*积灰+ 0.6*1.4*风压组合5：1.0恒+ 1.4风吸标准组合组合6：1.0恒+ 1.0活+ 0.9*1.0*积灰+ 0.6*1.0*风压2、边跨跨中单檩强度、稳定验算强度计算控制截面：跨中截面强度验算控制内力(kN.m)：Mx=2.962 ；My=-0.358(组合1)有效截面计算结果：全截面有效。
关于坡屋顶建模的风荷载计算
关于坡屋顶建模的风荷载计算
目前,越来越多的建筑为了造型美观采用坡屋顶.结构设计人员在PKPM建模计算时,处理不当可能导致计算结果的失真.在此,笔者通过以下算例进行比较说明.
工程算例采用平面尺寸3mX6m的一个两层建筑,一层层高3m,二层总高4m（坡屋顶高度2m）,如下图：
采用以下两种方式分别建模计算：
A、楼层组装时二层层高输入2m,屋脊节点升节点高度2m.
B、楼层组装时二层层高输入4m,檐口节点降节点高度2m.
计算时,两个模型除建模方式不同外,参数选取均相同.通过计算,得到的风荷载计算结果如下：
A建模方案的风荷载计算结果如下表
B建模方案的风荷载计算结果如下表
C平屋面建筑的风荷载计算结果如下表
通过比较,可以看出A方案与B方案的一层风荷载计算完全一致,二层的风荷载计算差异较大,且B方案与平屋顶建筑的风荷载计算结果完全一致.经查阅资料并向PKPM技术人员咨询,坡屋顶的建模应采用降节点的方式进行建模,升节点的建模方式风荷载计算未计入坡屋面高度范围的风荷载.
同样应注意,PKPM对于楼（屋）面面荷载的输入是以楼
板的投影面积为基准,输入坡屋面面层恒荷载时需用标准值应除以坡屋面角度余弦,而规范给出的活荷载是基于投影面的值,故不需修正.
以上两点是图纸审查过程中经常遇到的问题,在此加以详解供大家参考.。
木结构坡屋顶恒载取值计算
木结构坡屋顶恒载取值计算【最新版】目录1.木结构坡屋顶概述2.恒载取值计算方法3.坡屋顶荷载的分类4.计算举例5.结论正文一、木结构坡屋顶概述木结构坡屋顶是一种常见的建筑结构形式，其结构简单、美观大方、施工方便，深受广大建筑师和业主的喜爱。
在木结构坡屋顶的设计中，恒载取值计算是一个重要的环节，直接影响到结构的安全性和稳定性。
二、恒载取值计算方法恒载取值计算是指在设计过程中，根据建筑物的使用功能、结构形式、材料性能等因素，确定屋顶恒载的取值。
常见的恒载取值计算方法包括：1.经验法：根据类似的工程经验，结合建筑师的设计意图，直接给出恒载取值。
2.规范法：根据国家相关设计规范，如《木结构设计规范》（GB 50005-2003），查找相应的恒载取值。
3.计算法：根据木结构坡屋顶的结构形式、材料性能、施工条件等，通过计算得出恒载取值。
三、坡屋顶荷载的分类在计算坡屋顶恒载取值时，需要考虑以下几种荷载：1.结构自重：包括木结构构件、屋面材料、保温材料、防水材料等。
2.屋面活载：包括屋面绿化、人行道、屋面检修等。
3.风荷载：根据地理位置、风力等级等因素，按照《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）计算。
4.雪荷载：根据地理位置、积雪厚度等因素，按照《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）计算。
5.地震作用：根据地震烈度、场地类别等因素，按照《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）计算。
四、计算举例假设某木结构坡屋顶，结构形式为木桁架，屋面材料为木瓦，保温材料为玻璃棉，防水材料为聚乙烯薄膜。
根据《木结构设计规范》（GB 50005-2003）和《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012），计算得：1.结构自重：0.6kN/m22.屋面活载：0.5kN/m2（假设有行人行走）3.风荷载：0.3kN/m2（根据地理位置和风力等级）4.雪荷载：0.2kN/m2（根据地理位置和积雪厚度）5.地震作用：0.1kN/m2（根据地震烈度和场地类别）五、结论木结构坡屋顶恒载取值计算是一个重要的环节，直接影响到结构的安全性和稳定性。
四坡屋面风荷载体型系数
四坡屋面风荷载体型系数是建筑工程中一个重要的参数，它直接影响着建筑物在强风作用下的稳定性和安全性。
四坡屋面指的是在平面上呈四方形并四周坡度相同的建筑屋顶，这种形式在实际工程中较为常见。
在研究四坡屋面风荷载体型系数时，一般会考虑屋面的形状、高度、倾斜角度以及周围环境等因素。
本文将探讨四坡屋面风荷载体型系数的计算方法、影响因素和应用，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
首先，四坡屋面风荷载体型系数的计算方法是研究的重点之一。
在建筑工程中，为了确保建筑物在恶劣天气条件下的安全性，需要对其受风性能进行评估。
四坡屋面作为建筑的风荷载主要承载结构，在设计过程中需要准确计算其风荷载体型系数。
通常情况下，可以采用规范中给出的简化方法进行计算，也可以通过数值模拟等手段得到更精确的结果。
其次，四坡屋面风荷载体型系数受多种因素影响。
在实际工程中，四坡屋面的形状、高度、倾斜角度等参数都会对其风荷载体型系数产生影响。
此外，周围环境、风场特性、建筑物周围的遮挡物等因素也会对风荷载体型系数造成影响。
因此，在计算四坡屋面风荷载体型系数时，需要综合考虑这些因素，以获得准确的结果。
最后，四坡屋面风荷载体型系数的应用是建筑工程中的关键问题之一。
在实际设计中，建筑师和工程师需要根据计算得到的风荷载体型系数来确定结构的尺寸、材料和构造方式，以确保建筑物在强风条件下具有足够的抗风能力。
同时，四坡屋面风荷载体型系数还可以用于风工程领域的风荷载分析、风险评估等方面。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，四坡屋面风荷载体型系数是建筑工程中一个重要的研究课题，它直接关系到建筑物在强风作用下的稳定性和安全性。
通过深入研究四坡屋面风荷载体型系数的计算方法、影响因素和应用，可以为建筑工程的设计和施工提供科学依据，保障建筑物的安全性和可靠性。
希望本文的探讨能够对相关领域的研究和实践有所启发，推动该领域的进一步发展。
太阳能集热器坡(平)屋面安装荷载分析
太阳能集热器坡（平）屋面安装荷载分析荷载：1、自重：太阳能热水设备如集热器、贮热水箱、支架以及辅助热源设备等的重量。
2、装载荷载：装载荷载按实际情况考虑，如太阳能设备满水时，其存水重量就是装载荷载。
3、雪荷载：不带背板的真空管集热器安装在屋面时，雪荷载可以忽略；平板集热器及带背板的真空管集热器安装在屋面时，其水平投影面上的雪荷载标准值，应按式（3-1）计算：S k =μr·S（3-1）式中：Sk---雪荷载标准值，KN/m²；μr---屋面积雪分布系数；S---基本雪压，KN/m²；按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）取值。
雪荷载的组合值系数可取0.7；频遇值系数可取0.6；准永久值系数应按学合作分区I、II、III的不同，分别取0.5、0.2和0；雪荷载分布区按照《建筑结构荷载规范》附录D.4中给出的或附图D.5.2的规定采用。
4、风荷载：w k =βgz·μs·μz·w（3-2）式中：wk---风荷载标准值，KN/m²；计算的风荷载标准值小于1.0KN/m²时，建议取1.0KN/m²。
βgz ---高度z处的阵风系数，取1.0；μs---风荷载体型系数；μz---风压高度变化系数，按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）取值。
w---基本风压，KN/m²，按《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）取值。
风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取0.6、0.4和0；风荷载体型系数：平板集热器及带背板的真空管集热器顺坡架空设置时，其风荷载体型系数按图4-2取值。
平板集热器及带背板的真空管集热器顺坡镶嵌设置，进行集热器连接件计算时，其风荷载可仅考虑负压的影响，体型系数按图4-3取值。
局部风压体型系数：当集热器放置在屋面周边和屋面坡度大于10°的屋脊部位时μs取-2.2。
封闭式双坡屋面风荷载体型系数
封闭式双坡屋面风荷载体型系数
材料：
- 板材：依据使用情况，不锈钢板、热浸锌板等
- 内外墙面一般采用砖墙
结构：
- 封闭双坡屋顶
- 垂直支撑构件由H型钢筋混凝土柱和双斜屋架组成
- 间架抗拉结构由H型钢筋混凝土柱、梁和抗力材料组成
体型系数：
- 封闭双坡屋面体型系数为K = 0.29，考虑靠近屋角而面向下下降的气流，体型系数还需以0.25修正
- 封闭屋面体型系数为K = 0.32，考虑气流从屋檐或檐角向下下降，可以以0.29修正
风荷载：
- 屋顶横向风荷载：q = q_0K - 屋檐横向风荷载：q = q_0K - 侧壁横向风荷载：q = q_0K。
《建筑结构荷载规范》-风荷载计算
8 风 荷 载8.1 风荷载标准值及基本风压8.1.1 垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算： 1 当计算主要受力结构时0z s z k w w μμβ= (8.1.1-1)式中 k w —风荷载标准值(kN/m 2)；z β—高度z处的风振系数； s μ—风荷载体型系数； z μ—风压高度变化系数；0w —基本风压(kN/m 2)。
2 当计算围护结构时0z sl gz k w w μμβ=(8.1.1-2)式中 gz β—高度z处的阵风系数;sl μ—风荷载局部体型系数。
8.1.2 基本风压应按本规范附录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／m 2。
对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定。
8.1.3 当城市或建设地点的基本风压值在本规范附录D.5没有给出时，基本风压值可按附录D规定的方法，根据基本风压的定义和当地年最大风速资料，通过统计分析确定，分析时应考虑样本数量的影响。
当地没有风速资料时，可根据附近地区规定的基本风压或长期资料，通过气象和地形条件的对比分析确定；也可按本规范附录D中附图D.6.3全国基本风压分布图近似确定。
8.1.4 风荷载的组合值、频遇值和准永久值系数可分别取O.6、0.4和0.0。
8.2 风压高度变化系数8.2.1 对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表8.2.1确定。
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇； C类指有密集建筑群的城市市区；D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
表8.2.1 风压高度变化系数z μ地面粗糙度类别离地面或海 平面高度 (m) A B C D5 1.09 1.00 0.65 0.51 10 1.28 1.00 0.65 0.51 15 1.42 1.13 0.65 0.51 20 1.52 1.23 0.74 0.51 30 1.67 1.39 0.88 0.51 40 1.79 1.52 1.00 0.60 50 1.89 1.62 1.10 0.69 60 1.97 1.71 1.20 0.77 70 2.05 1.79 1.28 0.84 80 2.12 1.87 1.36 0.91 90 2.18 1.93 1.43 0.98 100 2.23 2.00 1.50 1.04 150 2.46 2.25 1.79 1.33 200 2.64 2.46 2.03 1.58 250 2.78 2.63 2.24 1.81 300 2.91 2.77 2.43 2.02 350 2.91 2.91 2.60 2.22 400 2.91 2.91 2.76 2.40 450 2.91 2.91 2.91 2.58 500 2.91 2.91 2.91 2.74 ≥5502.91 2.91 2.91 2.918.2.2 对于山区的建筑物，风压高度变化系数可按平坦地面的粗糙度类别，由表8.2.1确定外，还应考虑地形条件的修正，修正系数η分别按下述规定采用： 1 对于山峰和山坡，其顶部B处的修正系数可按下述公式采用：2B 5.21tg 1⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎟⎠⎞⎜⎝⎛−+=H z ακη (8.2.2)式中tg α——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度；当tg α＞0.3时，取tg α＝0.3；κ——系数，对山峰取2.2，对山坡取1.4；H ——山顶或山坡全高(m)；z ——建筑物计算位置离建筑物地面的高度，m；当 2.5z H >时，取 2.5z H =。
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坡屋面风荷载计算
一、引言
在建筑设计和工程实践中，风荷载是一个重要的外部荷载因素，尤其对于坡屋面结构而言。
正确地评估和计算坡屋面的风荷载，对于保证结构的安全性和稳定性具有重要意义。
本文将对坡屋面风荷载计算的相关内容进行探讨。
二、风荷载的基本概念
风荷载（Wind Load）是指由于风的作用在建筑物上产生的压力或吸力。
这些力可能对建筑物造成影响，包括结构变形、振动以及潜在的破坏。
风荷载是随机事件，具有明显的地域性和季节性特征，与当地的气候条件、地形地貌以及建筑物本身的特点密切相关。
三、坡屋面风荷载的计算方法
1.风压计算
2.风压（Wind Pressure）是指在单位面积上所受的风力。
风压的大小取决于风速和空气的密度。
常用的风压计算公式为：
P = 0.5 ×ρ× V^2
其中，P为风压，ρ为空气密度，V为风速。
由于风速是一个随机变量，需要采用一定时段的平均风速或统计意义上的最大风速作为计算依据。
3.风载分布
4.对于坡屋面结构，风载分布情况较为复杂。
一般来说，风载在屋面上的分布与屋面的几何形状、风向角以及屋面的抗风性能等因素有关。
根据不同的屋面形状和风向角，可以将风载分为顺风向、横风向和垂直于屋面三个方向的力，分别进行计算。
5.顺风向风载
6.顺风向风载是指沿着屋面坡向的风力作用。
对于坡屋面，顺风向风载的分布通常采用简化的三角形分布或梯形分布进行计算。
根据屋面的倾斜角度和风压分布情况，可以确定具体的分布形式和分布系数。
7.横风向风载
8.横风向风载是指垂直于屋面坡向的风力作用。
由于坡屋面的特殊形状，横风向风载的分布通常较为复杂。
一般需要通过数值模拟或试验方法来确定具体的分布形式和分布系数。
9.垂直于屋面方向的风载
10.垂直于屋面方向的风载主要是指由于气流分离和旋涡脱落等效应产生的升力和阻力。
这些力对于坡屋面的稳定性具有重要影响。
同样地，需要通过数值模拟或试验方法来确定具体的分布形式和分布系数。
四、实际应用中的注意事项
1.地域性差异：不同地区的风气候条件存在差异，因此在进行坡屋面风荷载计算时应考虑地域性特征，选择合适的风速数据和模型参数。
2.模型简化：在进行理论分析和数值模拟时，需要对实际坡屋面结构进行适当的模型简化，以方便计算和分析。
但需要注意简化模型的合理性和准确性。
3.动态效应：在实际的风荷载作用下，坡屋面结构可能会发生振动和变形，需要考虑动态效应对结构响应的影响。
因此，在计算过程中应考虑结构的自振特性和阻尼比等参数。
4.结构设计：在结构设计时，应充分考虑风荷载的作用，采取有效的抗风措施，如增加结构的刚度和稳定性、优化细部设计等，以确保结构的安全性和稳定性。
5. 风洞试验：对于一些复杂形状或特殊要求的坡屋面结构，风洞试验是一种有效的手段来获取风荷载数据。
通过风洞试验，可以模拟实际风环境，测试结构的表面风压分布、风致响应等参数，为结构设计和优化提供依据。
6. 数值模拟：随着计算流体力学的发展，数值模拟已成为研究坡屋面风荷载的重要手段。
通过数值模拟，可以模拟风场的流动特性、气流与结构的相互作用等，获得更为精确的风荷载数据和结构响应。
五、结论
坡屋面风荷载计算是建筑设计中的重要环节，其准确性和可靠性直接关系到建筑的安全性和稳定性。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的风荷载计算方法，综合考虑地域性特征、结构特点以及设计要求等因素。
同时，为了提高计算的精度和可靠性，可以采用多种手段和方法进行验证和校核。
通过准确的风荷载计算，可以优化坡屋面的结构设计，降低风致灾害的风险，提高建筑的安全性能和使用寿命。