【规范解读】美标ASCE 7-16 风荷载

一、风险分类

不同的建筑损坏或倒塌造成的损失和后果是不同的，因此需要对建筑划分不同的风险类型。

因此，在查询基本风速时，不同的风险类型其风速取值是不同的。在介绍基本风速之前，先来了解下风险分类。

ASCE 7-16 表1.5-1对于风险分类有以下规定：

Ⅰ类：结构失效时，对人类生命有低风险的建筑。

Ⅱ类：Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ类以外的建筑。

Ⅲ类：结构失效时，会对人类生命造成重大风险的建筑。

Ⅳ类：结构失效时，会对社区造成重大灾害的基础设施（制造、加工、处理、储存、使用或处置诸如危险燃料、危险化学品或危险废物等物质的场所）。维护Ⅳ类建筑的建筑。

二、基本风速-V(Basic Wind Speed )

基本风速对应C类粗糙度地面10m高度处3秒内的平均风速。可以从图26.5-1，26.5-2查询得。不同风险等级的建筑，其基本风速采用不同重现期的值。规定如下：

Ⅰ类风险建筑的重现期为300年。

Ⅱ类风险建筑的重现期为700年。

Ⅲ类风险建筑的重现期为1700年。

Ⅳ类风险建筑的重现期为3000年。

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三、方向系数-Kd(Wind directionality factor)

按照表格26.6-1取值

四、地面粗糙度及暴露分类(Surface Roughness Categories/Exposure Categories)

粗糙度分类：

B类：市区及郊区、林区或者有密集单个家庭住处大小障碍物的地区。

C类：开阔地形，有稀疏低矮（一般小于9.1m）障碍物的地区。如平原、乡村、草原）；

D类：平坦无障碍物，海平面。如沼泽地、盐碱地、没破裂的冰面等。

暴露等级分类：

B类：如果建筑屋顶平均高度小于9.1m，在其逆风方向大于457m的范围大多为B类粗糙度地面。如果建筑屋顶平均高度大于9.1m，在其逆风方向大于792m或者20倍建筑高度较大值的范围主要为B类粗糙度地面；

C类：B类和D类以外的情况。

D类：在逆风方向大于1524m或者20倍建筑高度的范围大多数都是D类场地。

五、速度压暴露系数-Kz(Velocity Pressure Exposure Coefficient)

不同暴露等级的场地，其风剖面是不同的。

而基本风速是C类场地10m处的平均风速，因此需要该系数来考虑场地暴露类别和高度对风速的影响。

​六、地形系数-Kzt(Topographic Effects)

在山峰，山脊，山坡处风速会突然增大，无论什么暴露类型的场地都需要把这种效应考虑进去。

七、场地海拔高度系数-Ke(Ground Elevation Factor)

不同海拔，空气密度不一样。空气密度调整系数可以按照表26.9-1取值。也可以均按1.0取值。

八、速度压-qz(Velocity Pressure)

九、阵风系数-G(Gust-Effect Factor)

刚性建筑：自振频率大于1.0Hz的建筑（条文26.2）。

对于刚性建筑，阵风系数可以取0.85或者按照公式26.11-6计算。

对于弹性建筑，阵风系数可以按照26.11-10计算。

十、围护分类及内压系数GCpi（Enclosure Classification）

内压系数（GCpi）是按照不同的围护分类根据表26.13-1来确定的。

建筑围护程度可以分为：封闭、部分封闭、部分开放、开放。不同围护等级的建筑，其内压系数是不同的。

注意表格中的值是GCpi的值，而不是Cpi的值。

RFEM 6中以上参数输入框如下：

十一、封闭及部分封闭建筑-风荷载计算

对于各种高度的封闭及部分封闭建筑的风荷载计算，可以按照公式27.3-1计算。

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十二、封闭及部分封闭建筑-外压系数

山墙屋顶建筑的外压分布图

由图可见：

1. 墙面：迎风面的外压计算考虑风压高度变化。背风面及侧风面按照屋顶平均高度h计算速度压。墙面外压系数如下图，背风面的外压系数跟建筑平面长宽比有关系，在-0.5~-0.2之间变化。

2. 屋面：屋顶迎风面的外压是两个箭头，而屋顶背风面是一个箭头。迎风面外压系数有两种情况，而背风面外压系数一种情况。

风向垂直于屋脊

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风向平行于屋脊

（或屋面角度小于10°时的垂直于屋脊）

由于屋面迎风面外压有两种情况，而内压又有两种情况，所以需要一个风向就要考虑四种情况。所以RFEM6自动生成的工况1有四个工况。

而工况3为两个方向同时施加，每个方向迎风屋面外压有两种情况，然后内压有两种情况一共2x2x2=8种情况。