1、建筑物抗風(fēng)設(shè)計(jì)措施畢永麗孫科源摘 要:既有建筑結(jié)構(gòu)由于先天設(shè)計(jì)不足(風(fēng)荷栽估計(jì)不夠、結(jié)構(gòu)抗風(fēng)構(gòu)造不合理)已經(jīng)結(jié)構(gòu)的老化、年久失修等原因,使得結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力不足,留下結(jié)構(gòu)抗風(fēng)安全隱患。鑒于此,本文對(duì)建筑物抗風(fēng)設(shè)計(jì)措施進(jìn)行了探討。 關(guān)鍵詞:建筑抗風(fēng)設(shè)計(jì)措施 我國(guó)擁有400多億m3的城鎮(zhèn)建筑物,由于過(guò)去許多建筑結(jié)構(gòu)的對(duì)風(fēng)荷載估計(jì)不足、結(jié)構(gòu)抗風(fēng)構(gòu)造不合理以及結(jié)構(gòu)的老化、年久失修等原因,致使大量的建筑結(jié)構(gòu)物在大風(fēng)中倒塌或損壞,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 1、房屋抗風(fēng)設(shè)計(jì)措施 (1)房屋選址:應(yīng)根據(jù)村鎮(zhèn)規(guī)劃,合理選址,選擇抗風(fēng)有利地段,應(yīng)盡量避開(kāi)風(fēng)口、山口、河口等抗風(fēng)不利地段。(2)優(yōu)先選擇四坡屋面!或采用現(xiàn)澆
2、鋼筋混凝土屋面,并對(duì)幾何突變部位采取局部加強(qiáng)措施。對(duì)于低層房屋常用的坡屋面,四坡屋面總的來(lái)說(shuō)要比普通人字形屋面具有更好的抗風(fēng)性能,因此應(yīng)優(yōu)先選擇四坡屋面,且應(yīng)盡量采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土平屋面或坡屋面,最小混凝土板厚不宜小于90mm,磚房應(yīng)在屋蓋及每層樓蓋處設(shè)置現(xiàn)澆混凝土圈梁,同時(shí)在外墻四角、內(nèi)外墻交接處均應(yīng)設(shè)置鋼筋混凝上構(gòu)造柱。對(duì)于處于經(jīng)常受臺(tái)風(fēng)影響的村鎮(zhèn),采用小青瓦屋面的,應(yīng)采用重物加壓、用混凝土或砂漿砌筑等加固、加強(qiáng)措施,避免由于屋面吸力過(guò)大而被刮走。尤其在屋檐、屋脊、邊緣和屋脊等幾何突變部位,為了避免由于流動(dòng)分離造成破壞,應(yīng)采取恰當(dāng)?shù)木植考訌?qiáng)措施。(3對(duì)于屋面結(jié)構(gòu),計(jì)算風(fēng)壓時(shí)應(yīng)考慮上下表面風(fēng)
3、壓值的疊加。對(duì)于開(kāi)敞式屋面結(jié)構(gòu),上下表面都受到風(fēng)的作用,在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮屋蓋上下表面的風(fēng)壓差,即凈風(fēng)壓。一般來(lái)說(shuō),屋面上表面常受負(fù)風(fēng)壓,而下表面受正風(fēng)壓,凈風(fēng)壓應(yīng)大于土表面風(fēng)壓,所以只考慮上表面負(fù)風(fēng)壓的設(shè)計(jì)偏于不安全。內(nèi)外壓力共同作用對(duì)于幾懸臂屋檐最為明顯,屋檐上表面因流動(dòng)分離而產(chǎn)生負(fù)壓,下表面由上風(fēng)被墻體阻擋而淤塞在屋檐下產(chǎn)生正壓,凈風(fēng)壓為兩者絕對(duì)值之和,因而屋檐較易受破壞。建議屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)宜分別按屋面結(jié)構(gòu),上、下表面的最不利風(fēng)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)。(4)注意地面粗糙度的類別選擇,近海地區(qū)的地面粗糙度取A類。對(duì)檐口、雨蓬、遮陽(yáng)板等應(yīng)進(jìn)行抗上浮驗(yàn)算,計(jì)算上浮的局部風(fēng)壓體型系數(shù)取2.0。女兒墻應(yīng)按圍護(hù)
4、結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)計(jì)算,風(fēng)壓體型系數(shù)取L3,陣風(fēng)系數(shù)取l.9。同時(shí),對(duì)女兒墻應(yīng)采取構(gòu)造措施,如選擇合理的寬度和高度,設(shè)置構(gòu)造柱,進(jìn)行合理的壓頂配筋等。(5)對(duì)屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)的安全系數(shù)加大20-30為宜。屋面結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。屋面相對(duì)于建筑物主體而言柔度較大,易產(chǎn)生彈性風(fēng)致振動(dòng),同時(shí)建筑物內(nèi)壓紊流引起的屋面振動(dòng)也不可忽視。由于屋面的柔性可降低其Helmhol瀕率,同時(shí)引起較小的附加阻尼,這樣內(nèi)壓紊流易產(chǎn)生Helmholz工振,而附加阻尼不足以顯著降低振動(dòng)響應(yīng)。共振是導(dǎo)致柔性屋面破壞的重要原因之一,在臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū),屋面結(jié)構(gòu)常發(fā)生共振破壞。強(qiáng)風(fēng)引起的強(qiáng)大吸力及其脈動(dòng)效應(yīng)和因
5、屋面結(jié)構(gòu)的柔性而引起的風(fēng)振等所致屋面結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的動(dòng)力效應(yīng)常會(huì)使屋面遭受破壞。目前國(guó)內(nèi)在這方面的研究成果較少,在沒(méi)有進(jìn)一步深入研究成果入之前,為慎重起見(jiàn),建議對(duì)屋面風(fēng)荷載設(shè)計(jì)的安全系數(shù)加大2030為宜。 2、建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)加固方法 (1)增大截面法。增大截面法是用增大結(jié)構(gòu)構(gòu)件或構(gòu)筑物截面面積進(jìn)行加固的一種方法。它不僅可以提高被加固構(gòu)件的承載能力,而且還可加大其截面剛度,改變其自振頻率,使正常使用階段的性能在某種程度上得到改善,能有效減小結(jié)構(gòu)的動(dòng)力風(fēng)荷載效應(yīng)。這種加固方法廣泛用于加固混凝土結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱和鋼結(jié)構(gòu)中的柱及屋架(補(bǔ)焊型鋼)以及磚墻、磚柱(增設(shè)磚或混凝土扶壁柱或混凝土圍套)等
6、。這種方法會(huì)減小使用空間,但會(huì)增加結(jié)構(gòu)自重。(2)外包鋼加固法。外包鋼加固法是一種在結(jié)構(gòu)構(gòu)件(或桿件)四周包以型鋼進(jìn)行加固的方法,分干式外包鋼和濕式外包鋼兩種形式。這種方法可以在基本不增大構(gòu)件截面尺寸的情況下提高構(gòu)件承力,增大延性和剛度,適用于混凝土住、梁、屋架和磚窗間墻以及煙囪等結(jié)構(gòu)構(gòu)件和構(gòu)筑物的加固。但這種方法用鋼量較大,加固維修費(fèi)用較局。(3)預(yù)應(yīng)力加固法。預(yù)應(yīng)力加固法是一種采用外加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿(分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式拉桿或撐桿,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。這種方法可在幾乎不改變使用空間的條件下,提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的正截面及斜截面承載力。預(yù)應(yīng)力能消除或減緩后加桿件的應(yīng)力滯后現(xiàn)象,使后加桿件有
7、效地參與工作。預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩可以抵消部分荷載彎矩,減小原構(gòu)件的撓度,縮小原構(gòu)件的裂縫寬度。甚至可使裂縫完全閉合。因此,預(yù)應(yīng)力加固法廣泛用于混凝土梁、板等受彎構(gòu)件以及混凝土柱傭預(yù)應(yīng)力頂撐加固)的加固。此外,還可用于鋼梁及鋼屋架的加固。預(yù)應(yīng)力加固法是一種加固效果好而經(jīng)濟(jì)的加固方法,很有發(fā)展前途,其缺點(diǎn)是增加了施加預(yù)應(yīng)力的工序和設(shè)備。(4)改變受力體系加固法。改變受力體系加固法是通過(guò)增設(shè)支點(diǎn)(柱或托架)或采用托梁拔柱的辦法去改變結(jié)構(gòu)的受力體系(計(jì)算簡(jiǎn)圖)的一種加固方法。增設(shè)支點(diǎn)可以減小結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算跨度,降低計(jì)算彎矩,大幅度提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,減小撓度,縮小裂縫寬度。當(dāng)對(duì)增設(shè)的支點(diǎn)施加預(yù)莊力時(shí)
8、,效果更佳。增設(shè)支點(diǎn)多用于大跨度結(jié)構(gòu),但這種方法較多地影響了使用對(duì)于原由多跨簡(jiǎn)支梁構(gòu)成的公路或鐵路橋梁及吊車梁等結(jié)構(gòu),也常采用在梁上增配負(fù)彎矩鋼筋,補(bǔ)搗混凝土后澆層的加固方法加固。即把原來(lái)的單跨簡(jiǎn)支梁變?yōu)槎嗫邕B續(xù)梁,改變梁的受力狀態(tài),提高其承載力。在鋼結(jié)構(gòu)中,也常采用改變受力體系的加固方法,使部分桿件的內(nèi)力降低,提高結(jié)構(gòu)的承載力。例如,在鋼屋架平面外采用增設(shè)支撐析架、連桿、支點(diǎn)等辦法,使屋架由平面結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g結(jié)構(gòu);又如,把梁柱的連接由鉸接改為剛接等。(5)外部粘鋼加固法。外部粘鋼加固法是一種用膠粘劑把鋼板粘貼在構(gòu)件外部進(jìn)行加固的方法。常用的膠粘荊以環(huán)氧樹(shù)脂為主配成。這種加固方法的優(yōu)點(diǎn)是施工工期短,施工時(shí)可以不動(dòng)火。加固后幾乎不改變構(gòu)件的外形和使用空間,卻能大大提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和正常使用階段的性能。采用外部粘鋼加固法時(shí),通常是將鋼板粘于梁底受拉區(qū),以提高梁的承載力。當(dāng)在梁側(cè)粘貼鋼板時(shí),還可提高梁的斜截面承載力。這種方法常被用來(lái)加固承受靜力作用下的混凝土(或型鋼)受彎、受拉構(gòu)件。但是,它要求環(huán)境溫度不高于60,相對(duì)濕度不大于70,并要求無(wú)化學(xué)腐蝕影響。粘貼鋼板對(duì)施工工藝要求較高,一般應(yīng)由專業(yè)隊(duì)伍施工。 總之,近幾年全球氣候異常,風(fēng)災(zāi)日益頻繁,建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力鑒定與加固研究急待加強(qiáng)。