组合结构风荷载的确定

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标准类别:建筑工业标准
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组合结构风荷载的确定

组合结构是指由两种或以上不同材料或结构体系共同工作的结构形式,如钢—混凝土组合梁、组合柱等,广泛应用于高层建筑和大跨度结构中。在风荷载作用下,组合结构的受力性能较单一材料结构更为复杂。因此,准确确定风荷载对于组合结构的设计与安全至关重要。

风荷载的确定主要依据《建筑结构荷载规范》,根据建筑物所处的地理环境、地面粗糙度、高度及体型系数等因素计算基本风压,并结合风振系数考虑风的动力效应。对于组合结构而言,由于其刚度、质量分布与传统结构不同,需特别关注风致振动的影响,必要时采用风洞试验或数值模拟方法进行验证。

此外,组合结构中不同材料的连接与协同工作性能也会影响其整体抗风能力,设计时应综合考虑节点刚度、材料本构关系及施工顺序等因素。总之,组合结构风荷载的确定应在规范基础上,结合结构特性与实际工况,确保结构在风荷载作用下的安全性与适用性。

模板安装与拆除施工安全交底(通用)1实际工程组合结构的设计要求

该组合结构是西安市移动通讯枢纽楼顶(高 100m)上设置的微波铁塔。铁塔集标志性和装饰 性于一体,塔体高48m,塔顶固定一根12m高的避 雷杆,总高度达60m;塔体粗大,在塔体34m高度 内布置了直径为8m的8个圆盘和一个直径为6m

SteelConstruction

的圆盘,从塔35.3~48m处布置了6个直径为 3.35m的圆盘;铁塔中心设4根直径为0.5m的钢 管成四角对称分布,钢管中心间距为2m。所有圆 盘全部固定在这钢管立柱上。4根钢管立柱均高48 m。为减小风阻,将直径8m和直径6m的圆盘边 壁设计成栅栏状,由长0.5m、直径0.02m圆管等 间距(0.03m)排布构成圆盘边壁;直径为3.35m 的圆盘边壁由0.3m高的钢板绕卷构成;铁塔上部 还固定有6面半球形微波天线罩。该铁塔只靠塔根 固定在风荷载作用下,塔根受力较大(图1)。

该组合结构风荷载可以通过分别计算塔柱、圆 盘、避雷杆及微波天线罩上的风荷载,然后相叠加得 到

图2迎风面与柱分布平面位置

脉动增大系数7=1.73,塔柱迎风面积为5 m²;避雷杆迎风面积为1.92m²; 单柱迎风宽度:塔柱lx=0.5m;避雷杆lx= 0.16m。 风压位置系数:

=M/(μzA i 第一振型影响系数:

=M/(P↓zA) 第一振型影响系数:

rzil△H)/ (M)

风荷载系数:β:=1+S1r 风压值:w:=wβμzi 风荷载:F:=w;×A×10×1.2

式(5)中1.2为考虑部分连接的影响,对柱风荷计算 时取3个立柱面积,计算结果见表2。

2.2塔身圆盘和微波天线罩风荷载估算

直径8m和6m圆盘边壁为栅栏形,取其迎风 半个圆盘的边壁柱投影面积作为迎风面积。微波天 线罩也取其正投影面积为迎风面积,风荷系数见表 3。 体型系数:圆盘口s=0.73;天线罩口s=1.4。 利用式(1)~式(5)计算各圆盘及微波天线罩的 风荷系数及风荷载(表4~表8)。

铁塔各构件风荷载分布见图3。 由于铁塔在距底面6m以下有空间桁架固定 铁塔在6m处为危险截面,因此,首先应保证在此处

不产生结构破坏(此处迎风柱受拉力最大,背风柱受 压力最大)。当不考虑铁塔重力影响时,首先迎风柱 的最大拉拔力为:

刘海军等:组合结构风荷载的确定

表3圆盘及微波天线罩风荷系数

表4各圆盘及天线罩的U,值

表5各圆盘及天线罩的r值

表6各圆盘及天线罩的β值

各圆盘及天线罩的风压

表8各圆盘及天线罩的风荷载

B为距底面6m处迎风柱与背风柱之间的轴

db43/t 1645-2019 地名地址数据库建设技术规范图3铁塔各构件风荷载分布kN

为检验铁塔风荷载计算结果,将此铁塔制作成 :100几何相似的风洞试验模型,在西北工业大学 流体力学研究所进行风洞试验。风洞为单回流开口 式,试验段为圆形,直径1.5m,长1.9m,最大风速 45m/s,风洞流品质符合国家常规低速风洞标准, 测力系统为六分量应变天平。由试验记录仪上可直 接读取不含模型重力影响的不同风速角下的速压 Q阻力系数C、升力系数Cy、力矩系数mx和myo 经对试验数据进行计算可得到升力Y、由阻力引起 的倾倒力矩M,和由升力引I起的倾覆力矩M及风 柱最大拉拔力F6(铁塔风洞试验参数见表9)。 利用风洞试验参数计算立柱的受力公式:

式中 a 两相邻柱间距的一半; B 一风向轴与柱平面对称轴线的夹角,见图2。

式中 a 两相邻柱间距的一半; B 一风向轴与柱平面对称轴线的夹角,见图2。

式中,S为特征面积(铁塔S=50.2655m²);Ba为特 征长度(铁塔Ba=8m);L为压心距(铁塔L=8m)。 由式(6)~式(9),可得到铁塔迎风柱最大拉拔 力 F6 = 1 141.83 kN。

表9铁塔风洞试验结果

1)应用规范"(GBJ9-87)和本文处理方法所 得计算结果与试验实测结果吻合较好,相对偏差为 11. 7%。 2)由表9可以看出,β成15°时有4根柱正迎 风.但β成45°时只有3根柱正迎风,而45°的风荷载 大于15°,说明柱间距比柱迎风面积更能影响风荷 载值,柱间距大风荷载也增大。 3)本文给出的计算拉拔力P和试验拉拔力F6 均为标准荷载,结构设计时还应考虑可变荷载分项 系数。

用的口,改用GB50009的口重新给出青岛重庆路改造整治一标段施工组织设计,对40多 单跨刚架进行分析可看出,其梁柱弯矩组合设计值 与上述分析基本一致,梁柱截面面积需加大10% 30%必须引起高度重视

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