#风荷载对高层建筑外墙外保温系统的破坏作用分析(沈阳振利).doc

风荷载对高层建筑外墙外保温系统的破坏作用分析 作者 孙侠 高层建筑外墙外保温系统是重要的建筑构造构造之一，它不仅具有建筑围护结构保温隔热和建筑外观装饰等功能，而且在抵御自然界的风、水、冻融、热应力、火灾和地震的破坏作用方面亦应具备很强的功能。从而满足建筑物的设计使用寿命。 当未受干扰的气流吹向高层建筑物时，在建筑物的立面、山墙及屋顶产生压力或吸力。压力与吸力分别指空气压力高于和低于大气压，经过大量的实测实验和数据分析，根据风荷载对建筑物的作用，可将其分解为两部分。一部分是平均风荷载，它对建筑物的作用可近似视为静力，另一部分是风荷载，它的作用是动态的。风荷载不仅对建筑物的结构具有影响，而且对高层建筑外墙外保温系统的具有强大的破坏作用。在全国范围内实施节能减排的今天，越来越多的高层建筑拔地而起，各种保温系统得到广泛的应用，为建筑的节能作出了贡献。然而，当许多不合理的保温系统应用在高层建筑上时，它们给城市的未来及人民的生命安全带来了令人担忧的隐患。 高层建筑外墙外保温系统表面风荷载的数学描述 通常情况下，外墙外保温系统上一点处的极值压力或吸力F可由下式求得： 式中的压力系数为建筑物表面上最大压力或吸力与建筑物附近未扰动气流的设计速度压之比。设计瞬时风速压为，相当于地面上某一代表性基准高度处的风速压，典型基准高度为屋面高度，是基于风速压变量的最大估计，特征平均时间的取值与建筑物实际表面积有关。规范所考虑的典型情况下的平均时间范围为1~10s。 由于空气的湍流和其他原因，作用在一点处的风荷载是脉动的，外墙外保温系统所受的总风荷载与之密切相关。 高层建筑外墙外保温系统的风荷载作用 处于风场中的高层建筑外墙外保温系统在风荷载的作下承受着风引起的静力荷载和动力荷载，总体上可以分为：在建筑物的迎风面产生的正压力（气流流动时产生的阻力）包括静压力和动压力。在横风向产生横风的干扰力（气体流动产生的升力），空气流经建筑物后产生的涡流干扰（包括背风向的吸力），所有这些因素构成了高层建筑物外墙外保温系统在风作用下的总风荷载。风荷载作用在高层建筑物上的力是非均匀的，也是无常的，它随着风的速度、方向、风本身的结构以及建筑物的体积、面积、高度、作用的位置、时间不停地变化。同时，高层建筑物在风荷载作用下产生的运动反过来又会影响风场的分布，在高层建筑比较密集的城市中，这种交互作用的风荷载的解析变得更加复杂。风荷载对高层建筑外墙外保温系统的作用是个非常复杂的过程，一般来说，风荷载对高层建筑外墙外保温系统的作用有如下特点： 风荷载对外墙外保温系统的作用包含静力部分和动力部分，并且分布具有非均匀性。 风对外墙外保温系统的作用关于建筑物的几何外型有直接关系，主要指建筑物的体型和截面的几何形状。 风对外墙外保温系统的作用与建筑物周围的环境有很大关系。 高层建筑物受风荷载的作用持续时间长，且作用频繁。风荷载对高层建筑外墙外保温系统的作用结果与保温系统的构造密切相关。 高层建筑外墙外保温系统抗风压值的计算 在外墙外保温系统工程技术规程《JGJ144–2004》中,系统抗风压值是按下式计算的： –系统抗风压值，Kpa –试样破坏前一级的试验风荷载值，Kpa –安全系数，应1.5 –几何因数，=1 –统计修正因数，保温板为粘接固定时的值，其取值为 粘接面积 取值 50≤B≤100 1 10B50 0.9 B≤10 0.8 以上给出的仅仅是外墙外保温系统抗风荷载性能试验方法，系统的抗风压值的计算如果考虑到构造设计和耐候性的影响，那么就涉及到了安全系数K取值范围，所以K取值应注意几个方面的问题： （！）K值在高层建筑外墙外保温系统中因为构造的设计方案不同它的取值就应该有所区别。 （2）如果考虑到不同的气候条件，那么K值取值应有所区别。 （3）高层建筑外墙外保温方案的系统的抗风压值的理论上不应小于风荷载的设计值，系统的实际抗风荷载安全系数K值在不同高度的建筑设计中其取值的大小应在有所区别。 系统抗风压值计算中，如果将Q、C、K值固定的话，则完全取决于保温板的粘接面积，当为完全粘接时，应视为无空腔构造，它的抗风压值应该是最大的。当为50%面积粘接时，它的抗风压值仅为无空腔构造的二分之一，因为这是一个典型的线性公式。然而技术规程《JGJ144–2004》值却是非线性的，明显取值偏大。 我们认为在外墙外保温系统工程技术规程《JGJ144–2004》中，的统计修正因数取值偏大，的取值与粘接面积大致应呈线性关系。即 粘接面积 原取值 应取值 50≤B≤100 1 1 10B50 0.