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2018-10-31

根据欧洲规范 EN 1991-1-4 计算独立式屋顶结构的风荷载

若需对独立式屋面(例如加油站屋面)进行设计计算,则须按照 EN 1991-1-4 第 7.3 节的规定进行荷载确定。本文以略带坡度的凹形屋面为例进行说明。

系数确定

对于荷载计算,应按表 7.6 至 7.8 采用力系数 cf 和净风压系数 cp,net。若屋顶下方或紧邻屋顶处存在遮挡物(例如堆放物),则应确定遮挡程度,并在表格中在 ϕ = 0(无遮挡)和 ϕ = 1(完全遮挡)之间进行插值。

对于净风压系数的确定,其分区方式与封闭建筑类似。但这些系数仅适用于屋面围护结构和锚固构件的设计。

风荷载合力的位置与形式

对于承重结构的设计,风荷载合力应设置在距迎风面 d/4 处,其中 d 为屋面在风向方向上的尺寸。图 7.17 根据力系数 cf 的正负号给出了六种可能的荷载布置方案。

由于风荷载是作为面荷载而非节点荷载作用于屋面板上,且其合力作用点位于屋面长度的 1/4 处,因此需要找到一种能够反映这一特征的适当荷载情况。这种偏心荷载布置会对可能存在的中间柱的稳定性分析要求更高。一种可行的荷载布置是采用二次抛物线形的面荷载分布,因为其合力作用点恰好位于长度的 1/4 处。

V 形屋顶示例

长度 = 15 m
宽度 = 12 m
屋脊高度 = 6 m
屋顶坡度 = -5 °
风荷载 = 0.5 kN/m²
无遮挡 → ϕ = 0
cf = +0.3(所有 ϕ 的最大值)
cf = -0.5(当 ϕ = 0 时的最小值)

  1. imge@009094#

风荷载合力

RFEM 和 RSTAB 包含了用于矩形平面封闭建筑的荷载生成器。其中,作用力可选择仅施加于墙体、仅施加于屋面或施加于整个建筑外围护结构。

但该功能不适用于独立式屋面。不过,在通过平面确定各项系数后,即可使用荷载生成器。

本示例中,按第 7.5 节规定的摩擦力不予考虑。

抛物线形荷载的最大荷载纵坐标

此处仅讨论荷载工况 2 和 5。荷载工况 3 和 6 因对称性可不予考虑。

利用这些荷载纵坐标,并借助二次方程(可在 Excel 中计算),可确定各 x 位置处的荷载值,再将其导入 RFEM 或 RSTAB。


作者

Fröhlich 先生为我们的客户提供技术支持,负责钢筋混凝土结构领域的研发工作。

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参考
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