理论教育 山区修正:荷载及结构

山区修正:荷载及结构

时间:2023-08-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:山区地势起伏多变,对风速影响较为显著,因而山区的基本风压与邻近平坦地区的基本风压有所不同。2)其他部位的修正系数,可按图8.2.2所示,取A、C处的修正系数ηA、ηC为1,AB间和BC间的修正系数按η的线性插值确定。

山区修正:荷载及结构

山区地势起伏多变,对风速影响较为显著,因而山区的基本风压与邻近平坦地区的基本风压有所不同。有如下特点:

(1)山间盆地、谷地等闭塞地形,由于四周高山对风的屏障作用,一般比空旷平坦地面风速减小10%~25%,相应风压减小20%~40%。

(2)谷口、山口等开敞地形,当风向与谷口或山口趋于一致时,气流由开敞区流入狭窄区,风速必然增大,风速比一般空旷平坦地区增大10%~20%。

(3)山顶、山坡等弧尖地形,由于风速随高度增加和气流越过山峰时的抬升作用,山顶和山坡的风速比山麓要大。

因此,《建筑结构荷载规范》规定:

8.2.2 对于山区的建筑物,风压高度变化系数除可按平坦地面的粗糙度类别由本规范表8.2.1确定外,还应考虑地形条件的修正,修正系数η应按下列规定采用:

1 对于山峰和山坡,修正系数应按下列规定采用:

1)顶部B处的修正系数可按下式计算:

978-7-111-46312-2-Part01-265.jpg

式中 tanα——山峰或山坡在迎风面一侧的坡度;当tanα大于0.3时,取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z>2.5H时,取z=2.5H

2)其他部位的修正系数,可按图8.2.2所示,取A、C处的修正系数ηAηC为1,AB间和BC间的修正系数按η线性插值确定。

978-7-111-46312-2-Part01-266.jpg

图8.2.2 山峰和山坡的示意

2 对于山间盆地、谷地等闭塞地形,η可在0.75~0.85选取。

3 对于与风向一致的谷口、山口,η可在1.20~1.50选取。

真题 【5.3.2】 (2003年一级考题,因规范改版,本题已作相应调整)

978-7-111-46312-2-Part01-267.jpg

图 5.3.6

若一建筑物位于高度为55m的山坡顶部,如图5.3.6所示,试问建筑屋面D处的地形条件修正系数η,与下列何项数值最为接近。

(A)1.0 (B)1.03

(C)1.1 (D)1.24

【答案】 (D)

【详解】 由《建筑结构荷载规范》8.2.2条式(8.2.2):

978-7-111-46312-2-Part01-268.jpg

978-7-111-46312-2-Part01-269.jpg,取tanα=0.3

z=100m<2.5H=137.5m,取z=100m

978-7-111-46312-2-Part01-270.jpg,(D)正确。

【简解】 根据《荷规》8.2.2条:

978-7-111-46312-2-Part01-271.jpg,取tanα=0.3

z=100m<2.5H=137.5m,取z=100m

978-7-111-46312-2-Part01-272.jpg,(D)正确。

真题 【5.3.3】 (2005年二级考题)

一幢平面为矩形的框架结构,长40m,宽20m,高30m,位于山区。该建筑物原拟建在山坡下平坦地带A处,现拟改在山坡上的B处,如图5.3.7所示。建筑物顶部相同部位在两个不同位置所受到的风荷载标准值分别为wAwB(kN/m2)。试问,wB/wA的比值与下列何项数值最为接近?

978-7-111-46312-2-Part01-273.jpg

图 5.3.7

提示:不考虑风振系数的变化。

(A)1.0 (B)1.1 (C)1.3 (D)1.4

【答案】 (C)

【详解】

(1)wB/wA=μZBZA=ηB,即求B处考虑地形的修正系数ηB

(2)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条,O点处的修正系数为

978-7-111-46312-2-Part01-274.jpg

(3)根据《建筑结构荷载规范》(8.2.2-1-2)条,离O点4d=4×20=80m位置η=1,B处的线性插值为:978-7-111-46312-2-Part01-275.jpg,(C)正确。

【简解】

(1)根据《荷规》8.2.2条,O点处修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-276.jpg

(2)B处:978-7-111-46312-2-Part01-277.jpg,(C)正确。

真题 【5.3.4】 (2010年一级考题,因规范改版,本题已作相应调整)

某建筑拟建于山区平坦地A处,或建于高度为50m的山坡顶B处,如图5.3.8所示。在两地的楼高距地面100m处的顺风向荷载标准值分别为wAwB,试确定其比值(wB/wA)最接近于下列何项数值?

978-7-111-46312-2-Part01-278.jpg

图 5.3.8

提示:2gI10Bz978-7-111-46312-2-Part01-279.jpg978-7-111-46312-2-Part01-280.jpg,为方便计算取978-7-111-46312-2-Part01-281.jpg,仅考虑μz的影响。

(A)0.95 (B)1.00

(C)1.12 (D)1.36

【答案】 (C)

【详解】(www.daowen.com)

(1)根据《建筑结构荷载规范》8.1.1条,wk=βzμsμzw0,则978-7-111-46312-2-Part01-282.jpg

(2)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条,B处的修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-283.jpg

κ=1.4 tanα=0.5>0.3取tanα=0.3

z=100m<2.5H=125m取z=100m

978-7-111-46312-2-Part01-284.jpg

(3)根据《建筑结构荷载规范》8.4.3条、8.4.5条及本题提示:

978-7-111-46312-2-Part01-285.jpg

(4)查《建筑结构荷载规范》表8.2.1,地面粗糙度为B类,100m高处风压高度变化系数为:

μzA=2.00,μzB=ηBμzB=1.18×2.00=2.36

(5)978-7-111-46312-2-Part01-286.jpg,(C)正确。

【简解】

(1)根据《荷规》8.1.1条,wk=βzμsμzw0,则978-7-111-46312-2-Part01-287.jpg

(2)根据《荷规》8.2.2条,B处的修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-288.jpg

κ=1.4 tanα=0.5>0.3取tanα=0.3

z=100m<2.5H=125m取z=100m

978-7-111-46312-2-Part01-289.jpg

(3)根据《荷规》8.4.3条、8.4.5条及本题提示:

978-7-111-46312-2-Part01-290.jpg

(4)根据《荷规》表8.2.1,B类,100m:μzA=2.00,μzB=ηBμzB=1.18×2.00=2.36

(5)978-7-111-46312-2-Part01-291.jpg,(C)正确。

【5.3.5】 坡顶地表和房顶的风压值计算

条件:某房屋修建在山坡高处,如图5.3.9所示,山麓附近的基本风压为0.35kN/m2,山坡坡度如图所示,高差H=30m,离坡顶200m处有一高度为20m的房屋,地面粗糙度为B类。

978-7-111-46312-2-Part01-292.jpg

图 5.3.9

要求:确定离坡顶200m地表D处的风压及房屋顶部E处的风压。

【解答】

(1)求D处的风压:

1)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条,B处的地形修正系数为

978-7-111-46312-2-Part01-293.jpg

tanα=0.36>0.3,取tanα=0.3;z=0<2.5H=75m;κ=1.4

978-7-111-46312-2-Part01-294.jpg

2)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2-1-2条,离B点4d=332m位置η=1,D处的修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-295.jpg

3)D处风压:wk=μzηDw0=1.0×1.41×0.35=0.49kN/m2

(2)求E处的风压

1)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条,B处的风压修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-296.jpg

tanα=0.36>0.3,取tanα=0.3;z=20m<2.5H=75m;κ=1.4

978-7-111-46312-2-Part01-297.jpg

2)E处的风压修正系数:

978-7-111-46312-2-Part01-298.jpg

3)查《建筑结构荷载规范》表8.2.1得μzA=1.23。

4)E处的风压为:wk=μzAηEw0=1.23×1.28×0.35=0.55kN/m2

【5.3.6】 求山间盆地内的风压高度变化系数

条件:某房屋修建于地面粗糙度为B类的山间盆地内,其屋檐距地面15m。

要求:试求屋檐处的风压高度变化系数。

【解答】

(1)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条第2款,对于山间盆地、谷地等闭塞地形,η可在0.75~0.85选取。本题取0.85。

(2)根据《建筑结构荷载规范》表8.2.1,B类地面,15m高的风压高度变化系数μz=1.13。

(3)修正后的风压高度变化系数:μz=1.13×0.85=0.96。

【5.3.7】 山口基本风压的确定

条件:某房屋修建在与大风方向一致的山口处,相邻地区的基本风压为0.3kN/m2

要求:确定该房屋修建处的基本风压值。

【解答】

(1)根据《建筑结构荷载规范》8.2.2条,对于与风向一致的谷口、山口,η可在1.20~1.50选取。

(2)本题取系数为1.5,该房屋修建处的基本风压为:w0=1.5×0.3=0.45kN/m2

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