风致内压及其对屋盖结构的作用研究现状评述_楼文娟

第22卷 第1期 2005年3月

建筑科学与工程学报

JournalofArchitectureandCivilEngineering

Vol.22 No.1

Mar.2005

文章编号:1673-2049(2005)01-0076-07

风致内压及其对屋盖结构的作用研究现状评述

楼文娟,卢 旦,孙炳楠

(浙江大学土木工程系,浙江杭州 310027)

摘 要:历次风灾调查证实,由于台风中门窗受损建筑物突然开孔而出现较高的风致内压是造成建

筑物山墙倒塌、屋面掀翻破坏的主要原因之一。国内对突然开孔状态下的风致内压及其对柔性屋盖结构的作用研究甚少,从理论分析方法和风洞试验两方面全面回顾和总结了国外关于建筑物在开孔情况下风致内压的研究成果,比较分析了刚性和柔性结构的内压瞬态波动理论,明确突然开孔时弹性屋盖发生共振的条件和机理,同时介绍了突然开孔情况下风致内压及屋面结构风振响应风洞试验研究结果,并提出了进一步研究的方向。

关键词:风致内压;屋盖结构;突然开孔;Helmholtz共振;风荷载;风洞试验中图分类号:TU317.1 文献标识码:A

Reviewofwind-inducedinternalpressureandits

effectsonroofstructures

LOUWen-juan,LUDan,SUNBing-nan

(DepartmentofCivilEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)

Abstract:Allpreviouswinddisasterinvestigationshavesubstantiatedthathigherwind-inducedin-ternalpressureinthecaseofsuddenopeningduetodestroyofwindowsordoorsduringhurricane

isoneofthemajorcautionsforcollapseoffastigiumsandroofs.Fewofdomesticstudiesonwind-inducedinternalpressureanditseffectsonroofstructurearecarriedout.Thispaperreviewsana-lyticalandexperimentalinvestigationsontheinternalpressurepropertiesanditseffectsonroofstructuresinrecentyears.Thetransientwind-inducedinternalpressuresonrigidroofsarecom-paredwiththatofflexibleones,andthentheconditionsandmechanismoftheresonantvibrationofflexibleroofsinthecaseofsuddenopeningarediscussed.Futhermore,theresultsfromwind-tunneltestsandtheoreticresearchesofabuildingwithflatroofarebrieflyintroduced.Keywords:wind-inducedinternalpressure;roofstructure;suddenopening;Helmholtzresonance;windload;windtunneltest

0 引 言

近几年来,新颖别致的屋盖结构广泛应用于候机厅、体育馆、会展中心、文化广场等大型重要公共建筑中。这些屋面结构集合了新材料、新技术的应用,具有自重轻、柔度大、阻尼小等特点,风荷载往往成为其控制荷载。特别是在门、窗被强风吹开或受损等突变事故发生时,在建筑物上形成开孔,风从开孔突然涌入,导致建筑物内部脉动风压增大,使屋盖结构受内、外压共同作用而更容易遭受风致破坏。此外,在施工期间维护构件尚未全部完成的情况下,建筑物处于局部敞开状态,屋盖结构也会受到内外压共同作用而处于比正常使用阶段更不利的状态。

因此对于重大工程的屋面结构抗风设计,需考虑到施工过程中部分敞开的不利情况以及使用过程中强风下突然开孔的瞬间所产生的内压脉动。

屋面结构受内外压共同作用而导致破坏的实例时有报道。1996年11月6日的南印度洋飓风期间[1],印度沿海受影响地区的很多房屋因通风装置和窗户的破坏使飓风从开孔涌入内部,增大了内压,使山墙倒塌,屋面破坏。1992年美国佛罗里达地区的Andrew飓风期间也出现过内外压共同作用使屋

[2]

面破坏的情形。国内9417号台风在浙江温州登陆,使该地区房屋受损严重,灾后调查表明,内外压共同作用是屋面破坏的一个主要原因。

迄今为止,人们对内外压的共同作用并没有引

收稿日期:2005-01-10

基金项目:国家自然科学基金(59978044)

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