建筑物抗风设计措施

建筑物抗风设计措施

毕永丽孙科源

摘要：既有建筑结构由于先天设计不足(风荷栽估计不够、结构抗风构造不合理)已经结构的老化、年久失修等原因，使得结构的抗风能力不足，留下结构抗风安全隐患。鉴于此，本文对建筑物抗风设计措施进行了探讨。

关键词：建筑抗风设计措施

我国拥有400多亿m3的城镇建筑物，由于过去许多建筑结构的对风荷载估计不足、结构抗风构造不合理以及结构的老化、年久失修等原因，致使大量的建筑结构物在大风中倒塌或损坏，造成巨大的经济损失。

1、房屋抗风设计措施

(1)房屋选址：应根据村镇规划，合理选址，选择抗风有利地段，应尽量避开风口、山口、河口等抗风不利地段。(2)优先选择四坡屋面!或采用现浇钢筋混凝土屋面，并对几何突变部位采取局部加强措施。对于低层房屋常用的坡屋面，四坡屋面总的来说要比普通人字形屋面具有更好的抗风性能，因此应优先选择四坡屋面，且应尽量采用现浇钢筋混凝土平

屋面或坡屋面，最小混凝土板厚不宜小于90mm，砖房应在屋盖及每层楼盖处设置现浇混凝土圈梁，同时在外墙四角、内外墙交接处均应设置钢筋混凝上构造柱。对于处于经常受台风影响的村镇，采用小青瓦屋面的，应采用重物加压、用混凝土或砂浆砌筑等加固、加强措施，避免由于屋面吸力过大而被刮走。尤其在屋檐、屋脊、边缘和屋脊等几何突变部位，为了避免由于流动分离造成破坏，应采取恰当的局部加强措施。(3对于屋面结构，计算风压时应考虑上下表面风压值的叠加。对于开敞式屋面结构，上下表面都受到风的作用，在设计时需要考虑屋盖上下表面的风压差，即净风压。一般来说，屋面上表面常受负风压，而下表面受正风压，净风压应大于土表面风压，所以只考虑上表面负风压的设计偏于不安全。内外压力共同作用对于几悬臂屋檐最为明显，屋檐上表面因流动分离而产生负压，下表面由上风被墙体阻挡而淤塞在屋檐下产生正压，净风压为两者绝对值之和，因而屋檐较易受破坏。建议屋面风荷载设计宜分别按屋面结构，上、下表面的最不利风荷载进行设计。(4)注意地面粗糙度的类别选择，近海地区的地面粗糙度取A类。对檐口、雨蓬、遮阳板等应进行抗上浮验算，计算上浮的局部风压体型系数取2.0。女儿墙应按围护结构进行抗风计算，风压体型系数取L3，阵风系数取l.9。同时，对女儿墙应采取构造措施，如选择合理的宽度和高度，设置构造柱，进行合理的压顶配筋等。

(5)对屋面风荷载设计的安全系数加大20-30％为宜。屋面结构在风荷载作用下的动态响应是一个十分复杂的问题。屋面相对于建筑物主体而言柔度较大，易产生弹性风致振动，同时建筑物内压紊流引起的屋面振动也不可忽视。由于屋面的柔性可降低其Helmhol濒率，同时引起较小的附加阻尼，这样内压紊流易产生Helmholz工振，而附加阻尼不足以显著降低振动响应。共振是导致柔性屋面破坏的重要原因之一，在台风多发地区，屋面结构常发生共振破坏。强风引起的强大吸力及其脉动效应和因屋面结构的柔性而引起的风振等所致屋面结构在风荷载作用下的动力效应常会使屋面遭受破坏。目前国内在这方面的研究成果较少，在没有进一步深入研究成果入之前，为慎重起见，建议对屋面风荷载设计的安全系数加大20—30％为宜。

2、建筑结构的抗风加固方法

(1)增大截面法。增大截面法是用增大结构构件或构筑物截面面积进行加固的一种方法。它不仅可以提高被加固构件的承载能力，而且还可加大其截面刚度，改变其自振频率，使正常使用阶段的性能在某种程度上得到改善，能有效减小结构的动力风荷载效应。这种加固方法广泛用于加固混凝土结构中的梁、板、柱和钢结构中的柱及屋架(补焊型钢)以及

砖墙、砖柱(增设砖或混凝土扶壁柱或混凝土围套)等。这种方法会减小使用空间，但会增加结构自重。(2)外包钢加固法。外包钢加固法是一种在结构构件(或杆件)四周包以型钢进行加固的方法，分干式外包钢和湿式外包钢两种形式。这种方法可以在基本不增大构件截面尺寸的情况下提高构件承力，增大延性和刚度，适用于混凝土住、梁、屋架和砖窗间墙以及烟囱等结构构件和构筑物的加固。但这种方法用钢量较大，加固维修费用较局。(3)预应力加固法。预应力加固法是一种采用外加预应力钢拉杆(分水平拉杆、下撑式拉杆和组合式拉杆或撑杆，对结构进行加固的方法。这种方法可在几乎不改变使用空间的条件下，提高结构构件的正截面及斜截面承载力。预应力能消除或减缓后加杆件的应力滞后现象，使后加杆件有效地参与工作。预应力产生的负弯矩可以抵消部分荷载弯矩，减小原构件的挠度，缩小原构件的裂缝宽度。甚至可使裂缝完全闭合。因此，预应力加固法广泛用于混凝土梁、板等受弯构件以及混凝土柱佣预应力顶撑加固)的加固。此外，还可用于钢梁及钢屋架的加固。预应力加固法是一种加固效果好而经济的加固方法，很有发展前途，其缺点是增加了施加预应力的工序和设备。(4)改变受力体系加固法。改变受力体系加固法是通过增设支点(柱或托架)或采用托梁拔柱的办法去改变结构的受力体系(计算简图)的一种加固方法。增设支点可以减小结构构件的计算跨度，降低计算

弯矩，大幅度提高结构构件的承载力，减小挠度，缩小裂缝宽度。当对增设的支点施加预庄力时，效果更佳。增设支点多用于大跨度结构，但这种方法较多地影响了使用对于原由多跨简支梁构成的公路或铁路桥梁及吊车梁等结构，也常采用在梁上增配负弯矩钢筋，补捣混凝土后浇层的加固方法加固。即把原来的单跨简支梁变为多跨连续梁，改变梁的受力状态，提高其承载力。在钢结构中，也常采用改变受力体系的加固方法，使部分杆件的内力降低，提高结构的承载力。例如，在钢屋架平面外采用增设支撑析架、连杆、支点等办法，使屋架由平面结构变为空间结构；又如，把梁柱的连接由铰接改为刚接等。(5)外部粘钢加固法。外部粘钢加固法是一种用胶粘剂把钢板粘贴在构件外部进行加固的方法。常用的胶粘荆以环氧树脂为主配成。这种加固方法的优点是施工工期短，施工时可以不动火。加固后几乎不改变构件的外形和使用空间，却能大大提高结构构件的承载力和正常使用阶段的性能。采用外部粘钢加固法时，通常是将钢板粘于梁底受拉区，以提高梁的承载力。当在梁侧粘贴钢板时，还可提高梁的斜截面承载力。这种方法常被用来加固承受静力作用下的混凝土(或型钢)受弯、受拉构件。但是，它要求环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70％，并要求无化学腐蚀影响。粘贴钢板对施工工艺要求较高，一般应由专业队伍施工。