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建筑幕墙设计风荷载取值的再讨论(一)

来源:中国幕墙网收集整理  作者:张芹  日期:2006-1-20
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    建筑幕墙设计风荷载是玻璃幕墙设计诸荷载(作用)中最重要的一项。它的取值直接影响玻璃幕墙的安全,尤其是体型复杂的高层建筑玻璃幕墙的设计风荷载更要慎重采用。

   《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003指出,“经验表明,玻璃幕墙的设计主要取决于风荷载作用,对于体
    风压是速度压,风速只是代表在自由气流中某点的风速,房屋建筑设计时不能直接以该风速作为结构荷载,因为房屋本身并不是理想地使原来的自由风流停滞,而是让气流以不同方式在房屋表面绕过,因此房屋对气流形成某种干扰,要完全从理论上确定气流影响的物体表面的压力,目前还是做不到。一般都是通过试验的方法确定风作用在建筑物表面所引起的压力(吸力)与来流风压的比值,即风荷载体型系数,它表示建筑物表面在稳定风压作用下的静态压力分布规律,主要与建筑物的体型与尺度有关(荷载规范共列出38种基本体型),一些高层建筑采用一些特殊的体型(非基本体型),且不同高度采用不同的截面形状,沿高度变化的截面风压分布复杂多变,例如正负风压系数都出现在双园弧面尖角拐角,双园弧面与过渡段交接处的尖角上有极强的压力脉动等,这些分布规律在荷载规范风荷载体型系数表中是查不到的,需要通过风洞试验来验证和确定。 

    风洞试验用模型为实际尺寸的1/200~1/400,如1/400模型上最外一测点距边5mm,它反映的是建筑上距边2m处的风压值,风压值在边角部变化很快,测点微小的变化即会引起较大的偏差,就是说风洞模型在边角部的读数有可能与实际值存在偏差,因此,对于边角部风压值要在风洞试验值的基础上考虑适当调整。《建筑结构荷载规范》GB50009指出:“对封闭式建筑物,考虑到建筑物内实际存在的个别孔口和缝隙,以及机械通风等因素,室内可能存个在正负不同的气压”。“验算围护构件及其连接的强度时,可按下列规定采用局部风压体型系数----二、内表面   对封闭式建筑物,按外表面风压的正负情况取-0.2或0.2。”而风洞试验只反映外表面的正负风压,因此设计时要在风洞试验值的基础上考虑内表面局部风压体型系数。


    《建筑结构荷载规范》GB50009指出:“当多个建筑物,特别是群集的高层建筑,相互间距较近时,宜考虑风力相互干扰的群体效应;一般可将单独建筑物的体型系数μs乘以相互干扰征增大系数,该系数可参考类似条件的试验资料确定;必要时宜通过风洞试验得出。”当周围有较多高层建筑时,这一群体对风产生特定的群体干扰因而形成了特定的风环境,对所设计的高层建筑也会产生影响,受到群体干扰影响时,对称的截面形状会出现并不对称的风压分布,特别是上游和下游建筑物对气流产生的干扰造成群体干扰影响下的气流特性与单体有很大差别,其风压分布复杂多变,而我国现行规范未考虑群体干扰的影响因素,这些分布规律在荷载规范风荷载体型系数表中是查不到的,需要通过风洞试验来验证和确定。必须指出风洞试验时,群体干扰效应必须采用最不利组合,例如上海中银(浦东国际金融)大厦风洞试验时,进行了有或无交银大厦的对比试验,无交银大厦时北面邻紧交银大厦大面上风压有所增大,有交银大厦时,由于交银大厦的存在,+143米近边缘处局部风压系数增大近4倍。因此,风洞试验时,不仅要考虑现有建筑布局,而且要考虑将来建筑布局变化后的不利影响,取最不利组合。


  未完待续......
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