关于风荷载体型系数取用-2

关于门式刚架单层房屋体型系数的选用，目前国内主要有两种，一种是按

照《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002，一种是按照《建筑

结构荷载规范》GB50009-2001(2006年版)。如何选用这两种规范的体型系数和

在结构设计软件PKPM中的具体应用成了结构设计人员必须解决的问题，本文就

两种规范体型系数的区别和各自的适用范围通过算例进行验证，并提出笔者的看

法。

在《建筑结构荷载规范》(以下简称GB50009)中，7.1.1条明确指出，计算主要

承重结构和围护结构时，分别采用7.1.1-1式和7.1.1-2式，体型系数分别采用

主体结构体型系数 和围护结构的局部风压体型系数 。主体结构体型系数根据

7.3.1条取用，而围护结构局部风压体型系数按照7.3.3条规定，考虑边角区的影

响和有效受风面积的修正。在《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（以下简称

CECS102）中，主体结构和围护结构均采用相同的公式附录A.0.1式。刚架和围

护结构等的体型系数按照表A.0.2中的相应数据。其中区分端区、中间区、边角

区等，同样也有有效受风面积的修正。

GB50009已在我国沿用了50多年，积累了丰富的实际工程经验，它是面对所有

结构形式的建筑房屋，因此具有通用性，也是工程设计和软件应用的主要参考依

据。CECS102是参考美国金属房屋制造商协会MBMA的相关试验数据和资料编

制的，主要针对门式刚架低矮房屋，已为世界多个国家采用。CSCE102有其相

对较强的针对性，也就有其特定的适用范围，关于风荷载计算适用范围在

CECS102附录A.0.2中已有明确表述，对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不

大于10度、屋面平均高度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于

房屋的最小水平尺寸时，风荷载体型系数可以按照CECS102附录A的规定进行

取用。此时的风荷载计算结果是比较接近相关的试验数据的，用于工程设计是没

有问题的。而试验分析同时也表明，当柱脚铰接且刚架的L/H大于2.3和柱脚刚

接且L/H大于3.0时，按《荷规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩已经

偏离试验数据较多，再按此风荷载体型系数取用已经严重不安全。因此，在工程

设计中对于房屋高宽比不大于1的，应该严格按照CECS102的体型系数进行取

用。

下面通过算例比较《荷载规范》和《门规》的风荷载体型系数的计算结果，

对于主体结构，封闭式房屋中间区的体型系数：

算例一，跨度L＝24m，高度H＝8m，L/H=3.0, 50年一遇基本风压 W0＝

0.50KN/m2，地面粗糙度B类，恒载 0.30KN/m2，活载 0.50KN/m2。

1、按GB50009取用风荷载体型系数：

左风左柱弯矩图：

弯矩包络图：

2、按CECS102 取用风荷载体型系数：

左风左柱弯矩图：

弯矩包络图：

3、对比弯矩内力值。

两种情况下

对于屋面梁构件，由于《门规》风荷载体型系数为-1.0和-0.65（风吸力）比《荷

载规范》的（-0.60和-0.50）要大的多，从计算结果可以看出，风载产生的梁端

弯矩《门规》计算结果要比《荷载规范》计算结果大46％。

荷载取值 左风荷载工况下弯矩值 工况组合包络弯矩值

序

算例信息

恒活风

号

荷规 门规 比值 荷规 门规 比值

载 载 载

L=18m;

+187.4 +135.7 1.38

算

H=9m;

例0.3 0.3 0.7 -167.1 -156.6 1.07

L/H=2.0;

一

-174.2 -159.6 1.09

I=1/10;

L=18m;

+245.5 +215.1 1.14

算

H=9m;

例0.5 0.5 0.5 -119.3 -111.9 1.07

L/H=2.0;

二

-76.9 -66.4 1.16

I=1/10;

L=18m;

+141.3 +141.3 1.00

算

H=4.5m;

例0.3 0.3 0.7 -87.8 -109.4 0.80

L/H=4.0;

三

-60.8 -91.1 0.67

I=1/10;

L=18m;

+223.9 +223.9 1.00

算

H=4.5m;

例0.5 0.5 0.5 -62.7 -78.2 0.80

L/H=4.0;

四

-6.1 -15.5 0.39

I=1/10;

结语：

从体型上来讲，《门规》主要是针对门式刚架低矮房屋，其风荷载体型系数也是根据这一类

型建筑房屋的试验数据提出的。对于《门规》风荷载体型系数取用的适用范围，《门规》附

录A.0.2中有明确交代。对于门式刚架轻型房屋，当其屋面坡度不大于10度、屋面平均高

度不大于18m、房屋高宽比不大于1、檐口高度不小于房屋的最小水平尺寸。符合这些条件

的房屋可以按《门规》附录A相关规定进行风荷载计算。形象的讲，这些体型的房屋都是“趴”

在地面上的，对于其它体型的建筑房屋，比如“站”在地面上的房屋，其风荷载体型系数可按

《荷规》规定取用。

《门规》附录A条文说明中明确指出，当柱脚铰接且刚架的L/H小于2.3和柱脚刚接且L/H

小于3.0时，采用《荷规》风荷载体型系数进行刚架设计偏于安全，而在其它情况下，按《荷

规》风荷载体型系数计算所得控制截面的弯矩严重不安全。

其中有一个问题要注意，按《门规》风荷载体型系数计算时，风荷载基本风压应乘以调整系

数1.05。这是因为国内外50年一遇基本风压取用差异造成的。而按《荷规》取用体型系数

时，则无需再考虑1.05的调整系数。