自动生成屋面和墙面的风荷载,按照美国规范 ASCE/SEI 7-16

技术文章

在 RFEM 与 RSTAB 软件中用户只需要简单的基本操作就可以在复杂的三维结构模型中按照 ASCE/SEI 7‑16 [1] 自动生成并添加风荷载。风荷载计算较为繁琐,本文将阐述如何在软件中设置输入并自动生成的风荷载。自动生成风荷载需要用户单击主程序的下拉菜单"工具" → "生成荷载" → "生成风荷载" 对话框。

图01 - 对话框 '风荷载生成 - 屋面与竖直墙面风荷载,按照美国建筑结构荷载规范 ASCE/SEI 7‑16'

常规参数

在输入墙与屋顶位置的风荷载时,需要按照规范ASCE/SEI 7-16设置下列常规参数:

  • 基本风速 V (章节 26.5,图形 26.5-1 和 26.5-2)
  • 风压方向系数 Kd (章节 26.6)
  • 环境分类 B,C 或者 D (章节 26.7)
  • 地形系数 Kzt (章节 26.8)
  • 海平面高度影响系数 Ke (章节 26.9)
  • 阵风系数 G (章节 26.11)
  • 建筑周边影响范围分类 (章节 26.12)
  • 屋盖平均高度 h (章节 26.2)

还有大量此类用于计算风压的常规参数可以在对话框的上部分进行设置(参见图 1)。

几何尺寸和风荷载方向

下一步将在对话框中设置平面形式和屋顶几何形式(见图形 01 中部)。这里需要注意,当为平屋顶时其节点编号 A 与 I,B 与 J,C 与 K 以及 D 与 L 必须相连。同样当为单坡屋顶时节点编号 A 与 I,C 与 J,D 与 K 以及 F 与 L 相连。紧接着用户需要设置建筑物各个侧面的风压方向。另外,为了分析不同风压工况(规范 ASCE/SEI 7 16,图 27.3-8)下的最不利荷载布置,必须在建筑物至少两个侧边上设置风压方向。

荷载工况

为了在软件中最终完成生成荷载的步骤,必须将生成的荷载分配到荷载工况中。因此需要给每个荷载工况指定荷载情况(见图形 01 左下方和图 02)。荷载按照下列情况进行分类:

  • 各个方向上的最小风荷载(按照规范 ASCE/SEI 7-16, 27.1.5)
  • 工况 1: 各个方向上的最大风荷载设计值按照规范 ASCE/SEI 7-16, 图 27.3-8
  • 工况 3: 风荷载同工况1,但是同时作用相应方向上的荷载分量的 75 % (按照规范 ASCE/SEI 7-16,图 27.3-8)

为了考虑最不利的风荷载布置,封闭屋面内部局部体型压力系数 (GCpi) 必须按照规范 ASCE/SEI 7-16, 表 26.13-1, 注释 3 分别考虑正值和负值。不同风荷载工况将按照以不同的符号 +cpi 与 -cpi分别表示(见图 02,以黄色和红色的显示标注)。由于风压方向与屋脊方向风压可以快速在正值与负值之间变化,因此在美国建筑结构荷载规范 SCE/SEI 7-16,图 27.3-1 中给定了外部局部体型压力系数的 2 个数值。两个值都必须按照注释3进行验算。上述参数在对话框中以 w1 与 w2 表示(见图02,以紫色和绿色的显示标注)。原则上为了计算出最不利的结构受载状态,必须计算全部风荷载工况。但是软件在计算之前,用户可以首先判断非主导的荷载工况,并在对话框中设置部分荷载工况无需进行计算。

图 02 - 指定各个荷载工况下的风压体型系数

荷载布置

在对话框的下方(见图 01)可以针对荷载的分布情况进行详细设置。关于风荷载生成的详细功能请查阅 RFEM 有限元软件用户手册第 11.8 章 [2]

参考文献

[1]  ASCE/SEI 7‑16. Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures. (2017). American Society of Civil Engineers.
[2]  有限元软件 RFEM 5 用户手册. (2016). Tiefenbach: Dlubal Software. 下载.

下载

更多信息

联系我们

联系 Dlubal

如果您有任何关于我们产品的问题或者建议,请联系我们的技术支持或者搜索我们的问题和解答 (FAQs)。

+49 9673 9203 0

(可要求接中文热线)

info@dlubal.com

RFEM 主程序 RFEM
RFEM 5.xx

主程序

结构设计与有限元­分析软件(FEA)可以用于建立平面与空间结构模型,适用于由杆件、面、板、墙、折板、膜、壳、实体以及接触单元等的建模与分析计算。

首个许可价格
3,540.00 USD
RSTAB 主程序
RSTAB 8.xx

主程序

空间结构设计与分析软件,主要用于框架、梁与桁架等空间结构的建模与计算。可以输出内力、变形与制作反力的线性与非线性的计算结果。

首个许可价格
2,550.00 USD