中美歐常用風(fēng)載荷計算相關(guān)參數(shù)
在做設(shè)備計算時經(jīng)常會輸入風(fēng)載荷和地震載荷,但你是否真的知道各參數(shù)的意思呢,今天我們就把常用的美國,歐洲和中國大陸的風(fēng)載荷做個簡單匯總。
由于軟件輸入界面常見且對介紹意義不大,就不放圖片軟件風(fēng)載荷輸入界面的圖片了。
一、美國ASCE 7-10和IBC基本相同(下面章節(jié)指ASCE 7-10)
1)風(fēng)速:在26.5.3節(jié)規(guī)定是指在33ft(10m)下地面上暴露級別C級的3秒陣風(fēng)速度的平均值。
2) 暴露類型:分A,B,C,D級. 26.7.2節(jié)
A:大城市中心;
B:市區(qū)和市郊,城鎮(zhèn)即建筑比較密集的地區(qū);
C:建筑高度小于30ft(9.1m)的開闊地帶。
D:平坦的,無建筑物的,海邊等。
3) 結(jié)構(gòu)類型:Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ 。表1.5-1
Ⅰ:在發(fā)生事故時,對人的生命沒有多大危害的建筑/結(jié)構(gòu)。
Ⅱ:其它三類以外的
Ⅲ:發(fā)生事故時,對人的生命構(gòu)成較大危害的建筑/結(jié)構(gòu)。含有足夠的毒性/爆炸危害介質(zhì)的結(jié)構(gòu),如石油化工類設(shè)備
Ⅳ:發(fā)生事故時,對社會構(gòu)成嚴(yán)重危害的。最重要的建筑/結(jié)構(gòu)。
ASCE 7-10版取消了風(fēng)載荷在結(jié)構(gòu)類型對應(yīng)的重要性系數(shù)。
4) 風(fēng)力系數(shù)Cf 圖29.5-1

注意化工設(shè)備按涂黃的插值Pressure Vessel Design Manual (Fourth Edition)的4.1節(jié)明確說明(中文版的第三版是在3.1節(jié))。按上表梯子和平臺的風(fēng)力系數(shù)選1.3左右比較合適,頂部方平臺1.0合適(因PV elite頂部方平臺是按對角線算面積的)
5) 載荷組合中風(fēng)載荷的考慮:2.4節(jié)許用應(yīng)力判定

風(fēng)載荷和其它載荷組合時,考慮0.6倍的風(fēng)即可。應(yīng)該是和風(fēng)速是3秒平均風(fēng)速有關(guān)還和ASCE 7不在建議塔器按表面光滑取風(fēng)力系數(shù)有關(guān)。注意PVelite軟件建議還是95版的和新標(biāo)準(zhǔn)不一樣。
二、歐洲EN 1991-1-4
1)風(fēng)速:在4.2節(jié)規(guī)定是指在開闊(II級地區(qū))地面上10m 高處10分鐘陣風(fēng)速度的平均值。
2) 暴露類型:分0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ級。表4.1
0:海邊;
Ⅰ:湖邊或平坦的,無建筑物的開闊地。
Ⅱ:植被比較低,建筑物比較孤立。
Ⅲ:有固定的植被或建筑覆蓋等。--村莊,郊區(qū)
Ⅳ:至少15%的地表面積被平均高度超過15m的建筑覆蓋。--城市中心
3) 風(fēng)力系數(shù)Cf –第七章及EN13445的22章
筒體的風(fēng)力系數(shù)總的來說:最低0.7,不知道周邊情況時最高可取1.1??紤]了附近建筑物的影響(見下圖)。平臺的系數(shù)按1.4;梯子的系數(shù)按1.2。

4) 載荷組合中風(fēng)載荷的考慮,按EN1991-1-6
安裝工況考慮0.7倍的風(fēng)
水壓工況考慮0.6倍的風(fēng)。

三、中國大陸GB 50009和NB/T47041
1)風(fēng)速:在2.1.22節(jié)規(guī)定是指在空曠平坦地面上10m 高處10min陣風(fēng)速度的平均值。按50年一遇的最大風(fēng)速確定的
2) 地面粗糙度:A,B,C,D
A: 海邊,湖邊及沙漠地區(qū);
B:田野,鄉(xiāng)村及建筑比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)
C:有密集建筑群的城市市區(qū)
D: 有密集建筑群且建筑較高的城市市區(qū)
3) 體型系數(shù)K1(風(fēng)力系數(shù)Cf)–NB/T47041的第4章
設(shè)備取0.7(含梯子,平臺等)。與其它標(biāo)準(zhǔn)比有稍微有點冒進(jìn)了,梯子和平臺也用0.7按圓筒形處理就有點冒進(jìn)了,可能是為了計算方便吧或許也因為還有其它參數(shù)調(diào)節(jié)。
4) 組合工況總風(fēng)載荷的考慮
操作考慮100%的風(fēng)。有時地震工況還要考慮25%的風(fēng)(風(fēng)彎矩小于地震彎矩時)。歐美都沒有要求考慮風(fēng)和地震的部分疊加。
在分析設(shè)計征求意見稿中載荷組合方式是直接照搬ASME Ⅷ-2或者說是ASCE的。之前發(fā)文章小小的吐槽了一下分析設(shè)計征求意見稿的載荷組合系數(shù)了,在這就不在重復(fù)了。那篇文章少了個風(fēng)速時距換算關(guān)系圖不夠直觀。今天也在談風(fēng)載荷就在這把圖補上。

看了圖就知道為啥做的國外項目按ASCE考慮風(fēng)載荷時風(fēng)速那么大了吧。稍微解釋二句:我們國家是600s,美國ASCE是3s。也就是說表達(dá)同樣的平均風(fēng)速:用3秒是用600秒的1.4倍多(下圖只有5s和0.5s的無3s)。
綜上可以看出就風(fēng)載荷對設(shè)備的影響來說,歐洲風(fēng)載荷標(biāo)準(zhǔn)EN1991-1-4考慮的最全面,考慮了附近建筑物的影響。國內(nèi)也有專家提出排塔相對于單塔受風(fēng)載荷更危險(不理解的話生活中去感受風(fēng)大和風(fēng)小的地方)。如果要考慮排塔的影響可按上面的截圖表7.14放大風(fēng)力系數(shù)Cf(國內(nèi)的體型系數(shù)k1),如距離很近續(xù)篇再提供參考意見。再多說一句軟件改不了體型系數(shù)可以在風(fēng)速上放大哈。
后面還會發(fā)梯子平臺各標(biāo)準(zhǔn)或資料對風(fēng)載荷的考慮;所以有些內(nèi)容在這篇文章只是一筆帶過了沒有詳細(xì)講。
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