鋼結(jié)構(gòu)的荷載計(jì)算是確保結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵步驟。在門式剛架結(jié)構(gòu)中，考慮風(fēng)荷載時(shí)，體型系數(shù)是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它決定了結(jié)構(gòu)對風(fēng)力的響應(yīng)程度。通過精確計(jì)算風(fēng)荷載體型系數(shù)，工程師能夠評估結(jié)構(gòu)在各種氣候條件下的穩(wěn)定性和安全性。這一過程涉及對風(fēng)速、風(fēng)向以及結(jié)構(gòu)尺寸的綜合考量，以確保設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)。

一、鋼結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算的基本概念

荷載是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生內(nèi)力和變形的外力及其它因素，常見的有結(jié)構(gòu)自重、樓面活荷載、屋面活荷載等。在計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)荷載時(shí)，需要考慮不同類型的荷載及其組合情況。

（一）永久荷載計(jì)算

1. 結(jié)構(gòu)自重
   • 對于一般鋼結(jié)構(gòu)，自重計(jì)算公式為：自重 = 單位長度重量×結(jié)構(gòu)長度。例如對于不同構(gòu)件，自重荷載 = 單位長度的截面面積×構(gòu)件長度×材料密度，其中單位長度的截面面積是指構(gòu)件在單位長度上的橫截面面積，材料密度是指構(gòu)件所使用的材料的密度。對于重鋼結(jié)構(gòu)，自重計(jì)算公式為$G = \gamma A$G=γA，其中$G$G為結(jié)構(gòu)自重，$\gamma$γ為材料單位體積重量，$A$A為結(jié)構(gòu)體積。
   • 例如計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)屋面的自重時(shí)，可以通過材料的單位重量與結(jié)構(gòu)的尺寸計(jì)算得出，公式為自重 = 材料的單位重量×屋面面積，如鋼板的單位重量為$7850kg/m^3$7850kg/m3。
2. 其他永久荷載
   • 如屋架梁自重（以$KN/m$KN/m為單位）、屋面自重（包括屋面板、保溫、檁條、拉條、吊頂?shù)龋?span >$KN/㎡$KN/㎡為單位乘以相應(yīng)面積$B$B）等都屬于永久荷載的范疇。

（二）可變荷載計(jì)算

1. 屋面活荷載
   • 門鋼：計(jì)算鋼架時(shí)候一般取$0.3KN/m^2$0.3KN/m2，如果雪荷載大于$0.3KN/m^2$0.3KN/m2，那么取雪荷載為活荷載；計(jì)算檁條時(shí)取$0.5KN/m^2$0.5KN/m2。當(dāng)采用壓型鋼板輕型屋面時(shí)，屋面豎向活荷載的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)取$0.5KN/m^2$0.5KN/m2（注：當(dāng)剛架或檁條僅有一個(gè)可變且受荷面積超過$60m^2$60m2時(shí)，對鋼框架，活荷載可取$0.3KN/m^2$0.3KN/m2）。屋面懸掛荷載（如由噴淋，管道，燈具等產(chǎn)生的荷載）可以被包括在屋面活荷載內(nèi)，如石膏天花板吊頂$0.15KN/m^2$0.15KN/m2、空調(diào)管道$0.05KN/m^2$0.05KN/m2、燈具$0.05KN/m^2$0.05KN/m2、噴淋$0.15KN/m^2$0.15KN/m2等。并且屋面活荷載不與雪荷載同時(shí)考慮。
   • 其他結(jié)構(gòu)：可在結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中查到相應(yīng)的屋面活荷載取值。
2. 雪荷載
   • 需要按照規(guī)范$GB50009 - 2012$GB50009?2012，考慮$\mu_r$μr? - 屋面積雪分布系數(shù)，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值為基本雪壓乘以積雪系數(shù)。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)及屋面的承重構(gòu)件時(shí)：
     • 屋面板和檁條按積雪不均勻分布的最不利情況采用；
     • 屋架和拱殼可分別按積雪全跨均勻分布情況、不均勻分布的情況和半跨的均勻分布的情況采用；
     • 框架和柱可按積雪全跨的均勻分布情況采用。
3. 風(fēng)荷載
   • 對于門式剛架的風(fēng)荷載體型系數(shù)，可以按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》$(GB50009 - 2012)$(GB50009?2012)取值，也可按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》$(CECS102:2002,2012版)$(CECS102:2002,2012版)取值。
   • 基本風(fēng)壓應(yīng)按荷載規(guī)范附錄$E.4$E.4中附表$E.5$E.5給出的$50$50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于$0.3kN/m^2$0.3kN/m2。
   • 要注意不同結(jié)構(gòu)類型（如門式剛架的不同條件下）適用的規(guī)范有所不同，例如并非所有門式剛架的體型系數(shù)都可以按$CECS$CECS取值，門規(guī)僅適用于屋面坡度$\alpha\leq10$α≤10，屋面平均高度$\leq18m$≤18m，房屋高寬比$\leq1$≤1，且檐口高度$\leq$≤房屋最小水平尺寸等情況；當(dāng)柱腳鉸接且剛架的$l/h$l/h小于$2.3$2.3和柱腳剛接且$l/h$l/h小于$3.0$3.0，采用$GB50009 - 2012$GB50009?2012規(guī)定的風(fēng)荷載體型系數(shù)進(jìn)行剛架設(shè)計(jì)偏于安全，而在其他各種情況用$GB50009 - 2012$GB50009?2012取值，將會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)不安全；任何情況下，橫向剛架兩側(cè)墻面體型系數(shù)的代數(shù)和不宜小于$1.2$1.2。風(fēng)載計(jì)算公式為$F = 0.5\rho V^2C_d$F=0.5ρV2Cd?（