大跨度建筑结构的防风技术

大跨度建筑结构的防风技术发布时间：2014-03-13发布者：CP点击量：432近年来，大跨度结构建筑因防风揭能力不强而屡有事故发生。2008年年底，北京邮电大学体育馆的屋顶就被风吹得七零八落。在此之前，河南省体育馆、上海大剧院等建筑，均在强风袭击下出现了不同程度的屋顶被揭现象。屋面近年来，大跨度结构建筑因防风揭能力不强而屡有事故发生。2008年年底，北京邮电大学体育馆的屋顶就被风吹得七零八落。在此之前，河南省体育馆、上海大剧院等建筑，均在强风袭击下出现了不同程度的屋顶被揭现象。屋面形状影响风荷载峰值据首都机场扩建指挥部副总指挥丁建纲解释，目前我国建筑设计国家标准是能抗击每秒26.8米的大风，也就是11级的风力，而T3航站楼棚顶是按照更高标准设计建设的，能抗击每秒28.3米的大风，也就是12级的风力。之所以会出现事故，可能与局部风力超过12级有关。首都机场采用的大跨度抽空三角锥钢网壳结构，呈人字形。同济大学桥梁工程系教授、风工程博士生导师顾明表示，人字型的建筑结构更容易使局部风力过大。屋面风荷载主要集中在屋面悬挑部分，尤其是前缘处。前缘的负压最大且变化剧烈，其值与悬挑长度、悬挑部分水平倾角、前缘外形等有关。最大负风压系数大都出现在屋檐尖角、屋脊或邻近处。由此可见，屋面形状及其局部结构形式，对屋面风荷载大小及其分布均有重大影响。北京易原德安建筑环境科技有限公司董事、建筑师邹佳媛告诉记者，对一般建筑物而言，当建筑物高度增加至某一范围后，风力影响会更趋严重，甚至成为主导结构设计的主要外力。假设在试验中发现，某一个转角会使风力加速几倍，就应该针对该区域进行加固。常规建筑的做法是，在屋脊、四周屋檐及拐角处容易出现负风压峰区的平屋顶边缘处，加一矮护墙，使拐角区域的旋涡抬离屋顶面。试验资料表明，这一措施可使最大吸力急剧下降;或者安置突出物(如烟囱)，扰动分离旋涡，也可达到减轻局部区域最大吸力的目的。由于大跨度屋顶无法采取这一措施，往往采用局部加固的方式来增加其抗风性。但局部加固受制于建筑材料本身的物理性能，并不能保证在特殊强风影响下，不会产生变形或脱落等情况。设计阶段应增加20%~30%安全系数大跨度屋面结构在风荷载作用下的动态响应，是一个十分复杂的问题。屋面相对于建筑物主体而言，柔度较大，易产生弹性风致振动。建筑物内压紊流引起的屋面振动也不可忽视。由于屋面的柔性可降低其频率，同时引起较小的附加阻尼，这样内压紊流易产生共振，共振是导致柔性屋面破坏的重要原因之一。在台风多发地区，屋面结构常发生共振破坏。风引起的强大吸力，及其脉动效应和因屋面结构的柔性而引起的风振等，所致屋面结构在风荷载作用下的动力效应，常会使屋面遭受破坏。河南省体育馆、上海大剧院屋面破坏，北京邮电大学体育馆的屋顶被刮倒等事例，其本质问题是建筑忽视了大跨度屋顶的风致耦合振动问题。建筑师在设计大跨度建筑时，必须考虑风致耦合振动的重要性，结构的形式会对来流风场产生很大的影响，从而显着改变结构上的荷载。目前，我国对风致耦合振动的研究，仍是风工程中的一个难点。因此，同济大学桥梁工程系教授、风工程博士生导师顾明建议，在设计大跨度屋面风荷载设计时，应增加20%～30%的安全系数为宜。适当增加屋面粗糙度，有利于降低屋面风吸力;对屋檐、屋脊和屋面转角等常受较高吸力的部位，局部构件应做适当加强，同时应加固屋面与主体结构的连接。