按照欧洲规范 EN 1991-1-4 计算作用在独立式屋顶结构上的风荷载

技术文章

设计独立式屋顶,例如像加油站屋顶,这就要考虑规范 EN 1991-1-4 中章节 7.3 来计算荷载。 本文中列举一个有点倾斜的屋顶作为例子来说明。

确定参数

荷载计算时对于系数 cf 和总压力系数 cp,net 按照表格 7.6 到 7.8 取值。 位于屋面的下面或者直接紧挨着屋面的阻挡物(如支撑),计算阻挡程度可以在表格中的 ϕ = 0 (未阻挡)和 ϕ = 1 (完全阻挡)之间进行插值法计算。

为了确定作用的整个压力系数,对屋面分区的划分类似于封闭的建筑物。 这仅适用于屋面以及锚固构件。

图片 01 - 总压力系数面积分布

风力的位置和形式

对于支撑结构的设计,风力作用在迎风面距离 d/4 处。 d 是屋面风力方向的尺寸。 图中根据风力系数的正负符合显示了六种可能的荷载布置。

图片 02 - 作用的风力的荷载布置

因为风荷载作为面荷载而不是作为节点荷载作用在屋面上,其重心位置在屋面长度的 1/4 处,要找到考虑这种情况的合适的荷载情况。 这种偏心荷载布置可能对中间的柱子导致了一个较高需求的稳定性分析。 可能的荷载布置是面荷载,形状是二次双曲线,重心就在长度的 1/4 位置。

举例:独立式屋顶

长 = 15 m
宽 = 12 m
屋檐高 = 6 m
屋面倾斜 = -5 °
风荷载 = 0,5 kN/m²
未阻挡 → ϕ = 0
cf = +0,3 最大值全部 ϕ
cf = -0,5 最小值 ϕ = 0

图片 03 - 举例

作用的风力

RFEM 和 RSTAB 中对平面图是矩形的封闭建筑能够直接生成荷载。 应力有选择的可以只施加在墙上、只作用在屋面或者只作用在整个建筑外面。

在程序中对于独立式屋顶的支撑结构不能自动检测。 但是可以在荷载生成器计算系数之后通过平面被应用。

风压:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\max}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;0.3\;\cdot\;0.5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;27.10\;\mathrm{kN}$

吸力:
${\mathrm F}_{\mathrm w,\min}\;=\;{\mathrm c}_\mathrm f\;\cdot\;{\mathrm q}_\mathrm h(\mathrm{ze})\;\cdot\;{\mathrm A}_\mathrm{ref}\;=\;-0.5\;\cdot\;0.5\;\cdot\;\frac{15\;\cdot\;12}{\cos\;5^\circ}\;=\;-45.17\;\mathrm{kN}$

摩擦力按照章节 7.5 在本例子中不做考虑。

抛物线形状荷载的最大荷载坐标

这里仅讨论荷载布置 2 和 5, 由于对称原因不讨论荷载布置 3 和 6。

$\begin{array}{l}\mathrm q(\mathrm{压力})\;=\;\frac{27.1}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;6.775\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;0.45\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\\\mathrm q(\mathrm{吸力})\;=\;\frac{-45.17}{\left({\displaystyle\frac{12}3}\right)}\;=\;-11.293\;\mathrm{kN}/\mathrm m\;=\;-0.75\;\mathrm{kN}/\mathrm m²\end{array}$

使用这些荷载坐标以及在二次方程的帮助下,如果必要的话,在 Excel 表格中,能够计算在 x 位置可变的荷载值,并且传到 RFEM 或者 RSTAB 中。

图片 04 - 风压力

图片 05 - 风吸力

关键词

en 1991-1-4 独立式屋顶 风力

参考

[1]   EN 1991-1-4: Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-4: Allgemeine Einwirkungen - Windlasten. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.

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