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风荷载学习chapter 26~31

ASCE的风荷载占了6个章节，从26到31章，内容也是各有针对，大体风格是总述“基本要求-分别阐述不同体系-另起特殊情况”这么个行文逻辑。

其实32章节也属于风荷载，只不过是龙卷风tornado load，所以我就先不学习32章节了，同时26章开篇也提了，当危险等级是Ⅲ或者Ⅳ，主结构和围护结构都要按32章的要求进行设计，这里大家注意。

另外，我也不知道会记录几期的风荷载学习，反正话不多说，先开始学习26章节。风荷载的计算主要就是计算主结构和围护结构，主结构在ASCE里就是MWFRS，26章也是给出了不同结构高度形式对应的计算体系章节，其中26.1.2.1中针对MWFRS计算时，其中几个概念可以先明确一下：

1、Directional procedure分方向计算法（详见27章节），我理解就是分方向分别计算风压，考虑结构在风荷载不同风向下的具体压力，不限制建筑高度，但是主要使用于高度大于60ft的建筑。

2、Envelope procedure包络计算法（详见28章节），字面翻译是这个意思，简单来说应该是相比于分方向法，包络法不区分具体风向，直接让你计算最差情况下的最大风压，属于简化计算了，也仅使用于低层建筑，高度不超过60ft同时高度也不大于最小水平尺寸，即适合低层建筑，仓库、厂房等。

3、29章我理解的其实和27的不同点就在于，非主要受力构件或者构筑物等用这章的内容进行计算，如屋顶设备、独立的结构（广告牌、挡土墙）、烟囱、冷却塔、储罐等，要额外考虑他们的特殊情况和风向影响产生的风压。

4、Wind tunnel procedure风洞计算法，这个方法就需要具体情况具体分析，在风洞里实际吹风测量具体的实测风压，适用于上面两种方法无法计算的“特殊情况”。

总的来说，我理解就是计算MWFRS的时候，低层常规建筑看28章，高层或复杂常规建筑用27章，超高层或者异形建筑用31章。

26.1.2.2给出了围护结构C&C的计算方法，主要还是30章节。

总结的计算流程表如下图所示：

26章节首先给出了适用于26~31章的所有通用定义，其中主要的就是上图中提到的那些，下文做一些简单的拆解：

1)26.5-1：基本风速V：

它的定义就是高度是10m（33ft），暴露类别是C的3s内阵风速度

2)26.6：风向系数Kd

其实就是考虑风向不确定性的折减系数：

3)26.7：暴露类别

简单来分，美标和中国可以说正好相反，美标里从A~D越来越荒凉和无遮挡，常用的是等级B，常用于城市、郊区、树林或者存在大量密集独栋住宅，等级C就是开阔地，高度不超过30ft，具体的判别标准也就是上风向距离和建筑的高度决定，同时对于每个风向，都取45°扇形内最不利的暴露类别。

4)26.8：地形系数Kzt

这个系数适用于山顶、山脊、悬崖，用来考虑风速激增对风荷载的影响，当满足下面所有条件的时候，要考虑风速激增的影响：

5)26.9：地面高程系数Ke

地面高程系数Ke，是用来调节高海拔的空气自重变化对风荷载的影响，海拔越高，风压越小，但是可以直接保守取Ke=1.0。

6)26.10：速度压力qz

除了Kz，其他的系数上面已经做了梳理，Kz是速度压力暴露系数，主要的计算方法是两种，第一种是查表法，通过不同的暴露环境和建筑高度中插确定，第二种就是精确计算，公式在表26.10-1的脚注。

其中可以注意，对于暴露等级为B的低矮建筑，可以直接取Kz=0.7，不用随高度变化，简化计算。但是暴露等级是C或D的低矮建筑，还是需要根据平均的屋顶高度h查表或者计算确定。

7)26.11：阵风效应系数G

阵风系数的存在，其实就是在讲怎么把风荷载从静态转变为动态，当结构为刚性结构时，可以直接简化阵风效应系数G=0.85。

同时，问题也来了，怎么确定结构是刚性还是柔性呢，26.11.2节给出了刚性和柔性的判断标准：

1、根据26.2节的内容，低矮建筑可以直接判断为刚性建筑，即G=0.85；

2、除了低矮建筑外，其他建筑需计算自振频率，根据自振频率来判断是否为刚性建筑，自振频率n1≥1Hz，判断为刚性建筑，自振频率n1＜1Hz，判断为柔性建筑；

3、计算n1，也有多种方法，近似公式可以使用26.11.3节内容进行计算，除了近似公式外，也可以通过建模的方式计算第一阶自振频率来确定。

满足刚性建筑的阵风系数可以直接取G=0.85，不用额外计算，但是不满足1Hz的自振频率，被判定为柔性结构，则需要计算G，阵风效应系数为26.11.4~26.11.5，柔性建筑计算方法详见26.11.5小节，刚性建筑，如果需要更精确的G值，详细计算方法详见26.11.4小节。阵风系数计算非常繁琐，需要不停地迭代，这里不再具体展开。

8)26.12&26.13：围护结构的分类&内部压力

这一节是风荷载计算时非常容易错的的环节，需要区分敞开建筑、部分封闭建筑、封闭建筑；不同的建筑围护形式直接决定了内部压力系数的取值，对围护结构设计影响巨大。

下一期会开始拆解27章内容

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