玻璃幕墻風荷載是玻璃幕墻設計諸
荷載(作用)中最重要的一項。它的取值直接影響玻璃幕墻的安全,尤其是體型復雜的高層
建筑玻璃幕墻的設計風荷載更要慎重采用。《
玻璃幕墻工程技術規范》JGl02—2003規定: “玻璃幕墻的風荷載
標準值可按
風洞試驗結果確定;玻璃幕墻高度大于200m或體型、風荷載環境復雜時,宜進行風洞試驗確定風荷載。”
風壓是速度壓,風速只是代表在自由氣流中某點的風速,房屋建筑設計時不能直接以該風速作為結構荷載,因為房屋本身并不是理想地使原來的自由風流停滯,而是讓氣流以不同方式在房屋表面繞過,因此房屋對氣流形成某種干擾,要完全從理論上確定氣流影響的物體表面的壓力,目前還是做不到。一般都是通過試驗的方法確定風作用在建筑物表面所引起的壓力(吸力)與來流風壓的比值,即風荷載體型系數,它表示建筑物表面在穩定風壓作用下的靜態壓力分布規律,主要與建筑物的體型與尺度有關(荷載規范共列出38
種基本體型),當周圍有較多
高層建筑時,這一群體對風產生特定的群體干擾因而形成了特定的風環境,對所設計的高層建筑也會產生影響,受到群體干擾影響時,對稱的
截面形狀會出現并不對稱的風壓分布,特別是上游和下游建筑物對氣流產生的干擾造成群體干擾影響下的氣流特性與單體有很大差別,而我國現行規范未考慮群體干擾的影響因素,還有一些高層建筑采用一些特殊的體型(非基本體型),且不同高度采用不同的截面形狀,沿高度變化的截面風壓分布,再加上群體干擾的影響,其風壓分布復雜多變,例如正負風壓系數都出現在雙園弧面尖角拐角,雙園弧面與過渡段交接處的尖角上有極強的壓力脈動等,這些分布規律在荷載規范風荷載體型系數表中是查不到的,需要通過風洞試驗來驗證和確定。一些高層建筑即使
平面形狀與基本體型相似,但周圍環境不盡相同,最好還是通過風洞試驗來確定風荷載體型系數。現在已有很多高層建筑采用風洞試驗來確定風荷載,經過對一部份風洞試驗報告分析,發現在同一地點,高度、體型均相近的建筑設計風荷載取值懸殊,也有同一建筑由兩個試驗單位試驗,試驗結果差別很大,甚至有些試驗單位的試驗報告提出的設計風荷載方案中,出現按C類地區計算出的風壓比按B類計算的數據要大的不正常情況。產生這些問題的原因主要是沒有規范風洞試驗,風洞試驗單位各自為政,有些試驗單位對同一個建筑的風洞試驗中各個參數采用不同國家規范或學者的著作,拼湊出試驗報告,計算出風荷載,這種風洞試驗報告得出的設計風荷載的結論是不科學的,也就自然談不上
可靠度,用這樣的設計風荷載來設計幕墻就使設計埋下不安全隱患,因此規范玻璃幕墻風洞試驗實為當務之急。
目前,大多數風洞試驗都是在模擬了大氣流動的風洞中進行的。因此我們認識地球邊界層中風流通的性質很有意義,然后我們才能在風洞中再現它,這些要在風洞試驗中再現的“目標”性質是通過對大氣邊界層的氣象研究獲得的。上面所述風洞試驗中出現的種種問題都是由于在風洞試驗中再現的地球邊界層中風流動的性質不規范所造成的。怎樣來規范玻璃幕墻風洞試驗呢?我認為只有依據中華人民共和國國家標準《
建筑結構荷載規范)GB50009規定的有關參數來確定再現在風洞試驗中風場的性質,才能得出正確的結果。這是因為荷載規范是對地球邊界層中風場的性質的科學總結,她是國家的技術法規,是強制性標準,她是在結構的可靠與經濟之間的一種合理平衡,達到
失效概率足夠小的設計參數。
下面分五個問題來討論:
1、風洞試驗中風剖面的模擬。風洞試驗要求在邊界層風洞內進行,應當注意地面粗糙性質的模擬,不同地貌模擬得出的結果很不相同。平均風速沿高度的變化規律,常稱為平均風速,也常稱為風剖面,它是風的重要特征之一,在大氣邊界層內,風速隨離地面高度而增加,當氣壓場隨高度不變時,風速隨高度的增加的規律主要取決于
地面粗糙度,即地面磨擦的結果。通常認為在離地面300500米時,風速不再受地面粗糙度的影響,能夠在風壓梯度的作用下自由流動,也即達到“梯度風速”,達到該風速的高度稱為梯度風高度,荷載規范將地面粗糙度分為A、B、C、D四類,各類地區的梯度風高度和用指數律描述風壓高度變化系數的指數規定如下:
地面粗糙度類別 梯度風高度(m)

至于有些地方標準規定的。值也可采用為該地區設計用。值。如果科研所,設計單位根據多年利用高塔氣球的大量風速觀測資料,經統計分析得出的指數值o,經專家評審通過并經當地建設行政主管部
門批準后也可采用。那些憑個人推想或隨便摘抄外國規范和專著的參數是不能采取的。
2、風洞試驗用風速與自然風場中風速對應高度的選擇,也是風洞試驗時確定風剖面的重要問題,現在風洞試驗有兩種選擇,一種是選擇該建筑物高度上某一
標高處;另一種是選擇建筑物上空梯度風高度標高處的風速與風洞模擬高度相應。只有采用后者模擬的風速剖面才更吻合大氣層氣流對建筑物表面的壓力(吸力)分布規律,且為下一步計算帶來方便。
上一頁123下一頁