溫室結(jié)構(gòu)的地域性特征

溫室結(jié)構(gòu)的地域性特征

0溫室結(jié)構(gòu)的定義和計(jì)算公式設(shè)計(jì)負(fù)荷是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，是保證結(jié)構(gòu)可靠性和經(jīng)濟(jì)性的主要因素。風(fēng)雪荷載作為連棟溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要活荷載,在溫室這種輕型結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。其定義、計(jì)算取值直接影響著連棟溫室結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)自2001年10月起實(shí)施了有關(guān)溫室的若干項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),2002年7月國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局又頒布了兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)盡管還存在著這樣或那樣的問(wèn)題,但已說(shuō)明溫室行業(yè)已逐步進(jìn)入正常的發(fā)展軌道。本文根據(jù)《溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),針對(duì)我國(guó)華東地區(qū)連棟溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的風(fēng)荷載定義方法、計(jì)算取值、荷載組合等進(jìn)行了較深入的探討和分析,并對(duì)風(fēng)荷載的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行了修正。1結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載《溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載》中風(fēng)荷載定義:垂直作用在溫室結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為式中wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);βz—高度z處的風(fēng)振系數(shù);μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù);2主要參數(shù)的確定2.1脈動(dòng)影響系數(shù)βz為高度z處的風(fēng)振系數(shù),平臺(tái)z高度處的風(fēng)振系數(shù)βz可按下式計(jì)算,即式中ξ—脈動(dòng)增大系數(shù);v—脈動(dòng)影響系數(shù);?z—振型系數(shù)(取1.00)。其中,脈動(dòng)增大系數(shù)如表1所示;脈動(dòng)影響系數(shù),如表2所示。根據(jù)我國(guó)華東連棟溫室都非高層建筑的特點(diǎn),可以取風(fēng)振系數(shù)βz為1.0。對(duì)于風(fēng)荷載體形系數(shù)μs,可按GBJ9-87第6.3.1條有關(guān)規(guī)定采用。2.2最大風(fēng)速與平均風(fēng)速平均風(fēng)速實(shí)際是一定時(shí)間間隔(時(shí)距)內(nèi)的平均風(fēng)速,即式中v0—平均風(fēng)速(m/s);v(t)—瞬時(shí)時(shí)速(m/s);風(fēng)速是隨時(shí)間不斷變化的,一般來(lái)說(shuō),時(shí)距越短,平均風(fēng)速越大;時(shí)距越長(zhǎng),平均風(fēng)速也就越小。因而如何取值對(duì)分析很有影響,通常取規(guī)定時(shí)間內(nèi)平均風(fēng)速作為計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)陣風(fēng)的特性,每次大風(fēng)約在lmin重復(fù)一次,陣風(fēng)的卓越周期約在lmin,如以10min為標(biāo)準(zhǔn),則基本上覆蓋10個(gè)周期的平均值,我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)取平均風(fēng)速時(shí)距為l0min。各國(guó)平均時(shí)距的取值變化很大,為了具有可比性及分析的方便,在動(dòng)壓計(jì)算時(shí)取基本風(fēng)速為30m/s,時(shí)距為10min。根據(jù)不同時(shí)距與10min時(shí)距風(fēng)速換算系數(shù),如表3所示。對(duì)于溫室這類輕型結(jié)構(gòu),特別是自重很輕的塑料大棚而言,計(jì)算溫室的基本風(fēng)速oV時(shí)應(yīng)采用平均時(shí)距小于l0min的平均風(fēng)速作為統(tǒng)計(jì)樣本,再根據(jù)極值I型分布函數(shù)(函數(shù)曲線如圖1所示)求得。風(fēng)速記錄表明,瞬時(shí)風(fēng)速要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于l0min平均風(fēng)速。因此,從理論上講,用一定高度測(cè)量出的年最大瞬時(shí)風(fēng)速資料計(jì)算出的一定重現(xiàn)期最大風(fēng)壓值也遠(yuǎn)大于用相同高度測(cè)量出的10min平均年最大風(fēng)速資料所求出的相同重現(xiàn)期的最大風(fēng)壓值。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB/T18622-2002)關(guān)于基本風(fēng)壓是這樣定義的:以當(dāng)?shù)乜諘缙教沟孛嫔想x地10m高統(tǒng)計(jì)所得的50年一遇10min最大風(fēng)速為標(biāo)準(zhǔn)。按基本風(fēng)壓=最大風(fēng)速的平方/1600來(lái)確定的風(fēng)壓值(《建筑荷載規(guī)范》附錄),即同一高度的風(fēng)速還與地貌或地面粗糙度有關(guān),如大城市市中心建筑密集,地表愈粗糙,風(fēng)能消耗愈大,因而風(fēng)速或風(fēng)壓也愈小。例如,海岸附近平均風(fēng)速最高,而大城市中心最低。由于粗糙度不同,影響著平均風(fēng)速或風(fēng)壓的取值,因此有必要為平均風(fēng)速規(guī)定一個(gè)共同的標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范中定為4類,具體如表4所示。風(fēng)壓高度變化系數(shù):風(fēng)壓隨高度的不同而變化,其變化規(guī)律與地面粗糙度有關(guān),對(duì)于平坦或稍有起伏的地形,風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz應(yīng)按地面粗糙度類別查表。但由于溫室建筑的特點(diǎn),其高度一般不超過(guò)10m,大多在5m左右。因此要考慮風(fēng)壓高度折減,一般情況下不能直接按規(guī)范(GB/T18622-2002)中的風(fēng)壓高度變化系數(shù)表取值。但可按下列公式計(jì)算,同時(shí)要滿足風(fēng)壓高度變化系數(shù)最小值不低于0.62,即有根據(jù)華東溫室所處地區(qū)特點(diǎn),取地面粗糙度類別為B類,風(fēng)壓高度變化系數(shù)按Uz=(z/10).032計(jì)算,但最小值不低于0.62。風(fēng)壓高度變化系統(tǒng),如表5所示。2.3值不得生產(chǎn)9級(jí)風(fēng)W0可按全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖的規(guī)定取值,建議連棟溫室基本風(fēng)壓取值不得小于0.3kN/m2(相當(dāng)于9級(jí)風(fēng))。當(dāng)城市或建設(shè)地點(diǎn)的基本風(fēng)壓值在全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖上未給出時(shí),可通過(guò)對(duì)氣象和地形條件的分析,參照全國(guó)基本風(fēng)壓分布圖上的等值線,用插入法確定。3風(fēng)荷載調(diào)整系數(shù)面為52對(duì)于同一結(jié)構(gòu),無(wú)論采用何種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),壓力系數(shù)取值僅與風(fēng)洞試驗(yàn)有關(guān),因此可以通過(guò)動(dòng)壓來(lái)比較不同規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)下等效靜態(tài)風(fēng)壓的變化。動(dòng)壓的表達(dá)式為動(dòng)壓q=Uz(0V2/1600)。當(dāng)考慮陣風(fēng)作用因子時(shí),動(dòng)壓q應(yīng)乘以陣風(fēng)作用因子G。不同標(biāo)準(zhǔn)下動(dòng)壓隨高度變化曲線如圖2所示。其中,曲線1—考慮風(fēng)壓高度系數(shù)和陣風(fēng)作用因子時(shí)的動(dòng)壓(中國(guó));曲線2—考慮風(fēng)壓高度系數(shù)時(shí)的動(dòng)壓(中國(guó));曲線3—考慮風(fēng)壓高度系數(shù)時(shí)的速度壓強(qiáng)(日本);曲線4—未考慮風(fēng)壓高度系數(shù)時(shí)的速度壓強(qiáng)(日本);曲線5—考慮陣風(fēng)作用因子時(shí)的動(dòng)壓(美國(guó)I=0.95);曲線6—未考慮陣風(fēng)作用因子時(shí)的動(dòng)壓(美國(guó)I=0.95);曲線7—考慮陣風(fēng)作用因子時(shí)的動(dòng)壓(美國(guó)I=1.0);曲線8—未考慮陣風(fēng)作用因子時(shí)的動(dòng)壓(美國(guó)I=1.0)。從上面的分析可以看出:考慮風(fēng)壓高度變化系數(shù)和陣風(fēng)作用因子,按中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB/T18622-2002),必須進(jìn)行重現(xiàn)期修正。取重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)為1.1,動(dòng)壓計(jì)算表達(dá)式為把式(3)、式(4)、式(6)帶入式(9)得式中Uz一風(fēng)壓高度變化系數(shù),常用見表5;G一陣風(fēng)作用因子,常用見表6;ur—重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)(取1.1)。因此,對(duì)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值要加以修正。為了計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值更加準(zhǔn)確,進(jìn)行重新修正。垂直于溫室屋面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算,即式中wk—風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);us—風(fēng)荷載體型系數(shù),均可按中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB/T18622-2002)規(guī)定取值;ur—重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)(取1.1);W0一基本風(fēng)壓(kN/m2)。為了方便工程應(yīng)用,現(xiàn)將風(fēng)力等級(jí)、風(fēng)速與基本風(fēng)壓關(guān)系列表,如表7所示。4壓力系數(shù)的確定根據(jù)最新的《溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及《建筑設(shè)計(jì)荷載規(guī)范》,針對(duì)我國(guó)華東地區(qū)溫室建筑特點(diǎn),對(duì)我國(guó)華東連棟溫室的主要活荷載之一的風(fēng)荷載進(jìn)行了分析研究,并對(duì)風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行了修正。在溫室設(shè)計(jì)中,要根據(jù)實(shí)際開窗情況和使用狀況,就是否考慮內(nèi)部壓力系數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。