低层轻钢骨架住宅设计——工程计算II（21） / 开普饭

第十章冷轧钢骨架住宅结构设计校核

第一节设计荷载

在设计各种各样的钢材骨架构件时，采用下面的荷载：

■天花静荷载，D_c=0.239kN/m²

■屋顶静荷载，D_r=0.335kN/m²

■楼层静荷载，D_f=0.479kN/m²

■第一楼层活荷载，L_f=1.915kN/m²

■第二楼层活荷载，L_f=1.436kN/m²

■墙静荷载，D_w=0.479kN/m²

■阁楼活荷载，L_A=0.479kN/m² 阁楼没有储藏室

■阁楼活荷载，L_A=0.958kN/m² 阁楼有储藏室

■风荷载，W=根据风速和位向来变化（3秒阵风）

■地震荷载，E=根据地震设计种类A、B、C、D1、D2或E来变化

■屋顶雪荷载，S=0.7×地面雪荷载

■屋顶活荷载，L_r=0.766kN/m²活荷载或适用的雪荷载中的较大者

一、屋顶雪荷载

根据ASCE7（ASCE，1998），用0.7换算系数乘以地面雪荷载计算出适用的屋顶雪荷载。特殊的情况

也不再进一步减少了。

斜的屋顶雪荷载，P_S=C_S×P_f，这儿P_f是平屋顶雪荷载。

P_f=0.7C_eC_tIP_g

C_S C_S是屋顶坡度系数，范围大约从0.1到1.0。对于暖和的屋顶（即住宅屋顶），C_s曲线稍微要比寒冷的屋顶平滑点。等于6:12坡度的屋顶有1.0的坡度系数，而坡度大于7:12的屋顶坡度系数在0.4到1.0之间。对于带有3:12到12:12屋顶坡度住宅来说，1.0的坡度系数是判断为保守的。

C_e C_e是根据住宅的位置决定的位向系数。C_e从有风的无遮蔽的区域的0.8变化到很重遮蔽的区域的1.2。对于部分暴露（ASCE7，表7-2）的住宅建筑物来说，相信1.0的系数是合理的。

C_t C_t是热力系数，从热的结构的1.0变化到未加热的结构的1.2。在结构的寿命期间，基于有希望生存的热力条件，应该采用热力系数。通常把住宅考虑为带有C_t=1.0（ASCE7，表7-3）的热的结构。尽管短暂的停电可能会引起加热住宅的暂时寒冷，但和尖峰雪荷载碰到一起的联合概率还是非常不太可能的。在期间寒冷的季节里，没有人居住的住宅可能会经历高的热力系数，然而，对于没有人居住的建筑物来说，重要的因素降到了0.8，因而就减少了设计荷载大约20%，从而弥补了在热力系数里增加的20%。

I I是基于建筑物分类的重要系数。住宅通常是II类结构，带有1.0的重要系数（ASCE7，表7-4）。

P_g P_g是从ASCE7评估地面雪荷载图（kN/m²）获得的地面雪荷载。这张图也包含在所有的建筑规范里（国内是以当地一般空旷地面上统计所得30年一遇最大积雪的自重来确定基本雪压，也可按规范规定的全国基本雪压分布图确定。如果没有给出，就应该按规范规定的方法确定）。

由于缺少明显的不均衡雪荷载对住宅的损坏证据，并且在住宅结构上缺少与这个荷载布局联系在一起的可靠的统计数据，所以没有考虑不均衡雪荷载、变化的雪荷载和在较低屋顶上的雪漂移。在计算时也没有考虑雨中加雪的超载荷载。在这个文件里的屋顶坡度超过了ASCE7为额外的荷载考虑的0.5:12要求。因而，把屋顶雪荷载计算为1.0×0.7×1.0×1.0×P_g=0.7P_g。

二、风荷载

风荷载是基于3秒阵风风速，范围从137km/hr到209km/hr，位向A、B或C。

q=47.3×10^-3×K_Z×(GC_P+GC_Pi)×(V²×I)

K_Z=0.87，在6096mm高，位向C

GC_P=0，针对区域1，附属面积=6.97m²，（ASCE7-1998，第18页）

GC_Pi=±0.25，针对零件和覆盖层、内部压力、密闭的建筑物

I I=1.0，针对风速小于161km/hr区域里的住宅建筑物

表10-1和表10-2提供了根据ASCE7计算风荷载的摘要，建筑物表面参考图10-1。

①数值基于（ASCE7，图6-4），主风力抵抗系统，墙和人字形山墙屋顶高度h＜18.3m。

②设计压力是基于18.3m平均屋顶高度。

③（r=合成后的水平成份）屋顶压力是总的水平合成压力（上风和下风），并且应该施加到屋顶的垂直投影表面上。

④K_D=0.85，应该采用第二节荷载组合里的荷载组合。

⑤柱子设计压力是针对组合的轴向和弯曲荷载。显示的荷载是情况A和情况B风方向（侧墙和端墙）采用的内部和外部压力中的较大者。

⑥人字形山墙端部建筑物压力是针对平行于人字形山墙屋顶屋脊（情况B）的风。

⑦按照图9-1，施加到a或2a的距离的拐角荷载，a=最小宽度的10%或0.4h（其中的最小者），但是不少于最小宽度的4%或0.914m。

①数值基于（ASCE7，图6-5A），零件和覆盖层（C&C），高度小于18.3m墙。

②设计压力是基于18.3m平均屋顶高度。

③K_D=0.85，应该采用第二节荷载组合里的荷载组合。

④用1.4乘以位向B压力来计算位向C风压力。

通过减少墙柱子表格的数量，把上面二个表格进一步缩小，就得到更小的表格，即表10-3。采用柱子设计压力值好于采用拐角柱子设计压力值，因为拐角压力支适用于建筑物拐角周围小的区域。如果采用拐角压力，在建筑物里的大多数的墙柱子就会设计得过大，设计结果就不经济。此外，《说明性方法》在建筑物拐角处至少要求三根柱子，因此，在建筑物的这个区域里要稍微增加了点压力补偿。