【摘 要】本文從一些
風(fēng)荷載破壞事例出發(fā)，對(duì)屋面風(fēng)
荷載設(shè)計(jì)的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，提出了一些設(shè)計(jì)建議。
【關(guān)鍵詞】100年重現(xiàn)期，控制性荷載，流動(dòng)分離，風(fēng)致耦合振動(dòng)，組合弧狀屋面。
屋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)一般僅考慮自重、雪載、施工荷載，而風(fēng)的作用常被忽略。這是因?yàn)樵谠S多場(chǎng)合下，認(rèn)為風(fēng)荷載的影響不大或風(fēng)引起的吸力對(duì)屋面結(jié)構(gòu)有利。實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，大型現(xiàn)代建筑在風(fēng)作用下整體被破壞的例子并不多見(jiàn)，但其局部表面飾物
脫落或屋面局部被掀開(kāi)以致整個(gè)屋面遭受風(fēng)荷載破壞的例子卻時(shí)有發(fā)生。尤其是受到臺(tái)風(fēng)、大風(fēng)襲擊致使整個(gè)屋面遭受風(fēng)荷載破壞事例更多。
一、一些破壞事例
1．2004年14號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“云娜”
2004年8月12日，14號(hào)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“云娜”在浙江省溫嶺市石塘鎮(zhèn)登陸，臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)中心氣壓950百帕，臺(tái)洲椒江大陳最大風(fēng)速達(dá)58.7m/s，大大超過(guò)12級(jí)臺(tái)風(fēng)36.9m／s的上限，臺(tái)州市所有市縣區(qū)都觀測(cè)到12級(jí)大風(fēng)，10級(jí)風(fēng)圈達(dá)180公里，其風(fēng)速之大，殺傷力之強(qiáng)，為浙江省歷史上所罕見(jiàn)。直接經(jīng)濟(jì)損失181.28億元。黃巖江口糧庫(kù)屋頂、路橋區(qū)金清蓬街兩鎮(zhèn)2.7萬(wàn)畝蔬菜大棚被掀翻, 驅(qū)車(chē)城鄉(xiāng)不時(shí)可見(jiàn)被掀翻的房屋和倒坍的廣告牌。
2．2002年16號(hào)臺(tái)風(fēng)
2002年9月7日中午12時(shí)，平陽(yáng)縣南麂島出現(xiàn)了56.7m/s的大風(fēng)，洞頭和樂(lè)清也分別出現(xiàn)了43m/s和38m/s的當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速。從9月7日凌晨到晚上11時(shí)，溫州平均降雨量達(dá)到137.4mm。蒼南縣馬站鎮(zhèn)降雨量超過(guò)250mm。金鄉(xiāng)鎮(zhèn)全鎮(zhèn)還有30多間房屋和兩間廠房倒塌，初步估算損失超過(guò)3000萬(wàn)元。房子屋頂被臺(tái)風(fēng)掀翻，坍塌部位在樓梯間，從四樓到一樓露出一個(gè)大洞。幾乎所有出事房子都是近幾年建造的新房，目前全鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)這樣死亡有5人。
3．河南省體育館遭9級(jí)風(fēng)破壞
體育中心東罩棚中間位置最高處
鋁宿板和
固定槽鋼被風(fēng)撕裂并吹落100m ，三副30㎡的大型
采光窗被整體吹落，雨蓬
吊頂吹壞。而且大部分破壞都是由于負(fù)
風(fēng)壓所引起的，從圖上看來(lái)，屋
面板給掀了，
主體結(jié)構(gòu)好像沒(méi)什么大礙？根據(jù)當(dāng)初的設(shè)計(jì)要求，河南省體育中心應(yīng)能抵抗10級(jí)以下大風(fēng)。按照當(dāng)天氣象局一觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)點(diǎn)的大風(fēng)最高時(shí)速達(dá)24.7m/s。
4．風(fēng)雨逞威上海大劇院部分屋頂險(xiǎn)被揉成“紙團(tuán)”(圖)
2003年8月2日下午1時(shí)15分左右，雷暴雨中突如其來(lái)的旋風(fēng)，居然把上海大劇院的屋頂掀去了一大塊。掠過(guò)上海大劇院，把劇院東側(cè)頂部中間的一大塊
鋼板屋頂生生卷起，移動(dòng)約20m左右，又砸在劇院頂部中間的高平臺(tái)上。屋頂東側(cè)中部已露出了約250㎡的一個(gè)大“窟窿”。卷起的這一大塊鋼板屋頂，被旋風(fēng)撕裂成兩段，已揉成皺褶不堪的紙團(tuán)一般，20多名工作人員合力搬動(dòng)，也難以移動(dòng)；3cm寬的避雷
鋼帶，已卷成了麻花形；頂樓平臺(tái)上直徑達(dá)10cm粗的
不銹鋼防護(hù)欄，也有10多m被旋風(fēng)扭曲。
5．臺(tái)風(fēng)襲擊廣州
海珠區(qū)一間汽車(chē)修理廠的屋頂被刮倒，屋內(nèi)一名正在看電視的年輕男子當(dāng)場(chǎng)被砸死。一陣狂風(fēng)從屋外刮進(jìn)來(lái)，將頂上的屋頂吹得鼓了起來(lái)，接著又迅速壓下來(lái)，就在此時(shí)，忽然“轟”的一聲巨響，鐵屋頂在壓回原狀的過(guò)程中猛地倒塌下來(lái)。
6．1989年9月4日美國(guó)南加利福尼亞遭受HUgo颶風(fēng)
實(shí)地調(diào)查結(jié)果表明，49%的建筑物僅有屋面受損損害的情形各異，有局部的屋面覆蓋物或屋面
桁架被吹走或破壞，甚至整個(gè)屋面結(jié)構(gòu)被吹走。從破壞部位來(lái)看，大多數(shù)屋面風(fēng)致破壞發(fā)生在屋面
轉(zhuǎn)角、邊緣和屋脊等部位。在國(guó)內(nèi)，1994年問(wèn)號(hào)臺(tái)風(fēng)在浙江溫州登陸，給該地區(qū)造成巨大損失。災(zāi)后調(diào)查表明，該地區(qū)的房屋屋面受損嚴(yán)重。這些都表明了屋面與主體結(jié)構(gòu)相比更易產(chǎn)生風(fēng)致破壞。
二、探討及建議
隨著建筑科技和施工工藝的逐漸進(jìn)步，大量形式新穎、質(zhì)量輕、柔性大的大跨度屋面不斷涌現(xiàn)，對(duì)屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)帶來(lái)新的課題。現(xiàn)對(duì)其中一些屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)問(wèn)題探討及建議如下：
1．臺(tái)風(fēng)地區(qū)的屋面
基本風(fēng)壓的重現(xiàn)期取值按《GB50009》附表D.4提高到100年為宜
2004年云娜臺(tái)風(fēng)襲擊的浙江省椒江大陳地區(qū)：實(shí)測(cè)風(fēng)速58.7m/s，換算為基本風(fēng)壓值約為2.15kN/m2，大于《GB50009》附表D.4中浙江省所有地區(qū)的100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值。椒江大陳以外相鄰地區(qū)實(shí)測(cè)風(fēng)速36.9 m/s，換算為基本風(fēng)壓值約為0.85 kN/m2, 大于《GB50009》附表D.4中浙江溫州地區(qū)的100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值。
2002年16號(hào)臺(tái)風(fēng) 9月7襲擊浙江省平陽(yáng)縣南麂島，出現(xiàn)了56.7 m/s米的大風(fēng)，換算為基本風(fēng)壓值約為2 kN/m2，大于《GB50009》附表D.4中浙江省所有地區(qū)的100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值。浙江溫州的洞頭和樂(lè)清也分別出現(xiàn)了43 m/s和38 m/s的當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速。換算為基本風(fēng)壓值約為1.15 kN/m2和0.9 kN/m2, 大于《GB50009》附表D.4中浙江溫州地區(qū)的100年重現(xiàn)期的基本風(fēng)壓值。
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