低纬沿海建(构)筑物设计风速标准探讨.docVIP

低纬沿海建(构)筑物的设计风速标准探讨 　　 摘要 ： 根据低纬沿海的台风灾害规律，计算台风大风影响时对各种建（构）筑物产生的风压、弯矩等破坏力，以及这些破坏力随地区、高度、环境的变化，对照按现行风速设计标准的建（构）筑物风毁情况，提出对沿海建筑设计风速标准应视实际进行调整修改。 　　 关键词：低纬沿海；建筑设计；风速标准；防台建议 　　 　　1引言 　　 但凡建（构）筑物的设计都离不开对大风、地震等灾害的抗御考虑。造成低纬沿海的大风灾害，主要有热带气旋（台风，下同）、龙卷风、强对流、东风波、辐合带，以及冷空气、副热带高压（副高）进退等。风灾被广东省列为“三防”灾害之一[1]；相关部门也纷纷提出相应的防御服务措施[2-5]；列入了现代建筑规范大全。风力达8级（17.2～20.7m/s）时，产生的相当风压为348～504kg/20m2，风力达12级（32.7～36.9 m/s），相当风压为1258～1602kg/20m2，风力12级以上（＞36.9 m/s），相当风压则在1611 kg/20m2以上。所以，低纬沿海台风造成的风毁灾害尤为严重。据粤西1987年-1996年的不完全统计，9年共毁房屋363.9万间，平均每年达40.4万间，最高年达119.8万间。每个12级以上的台风袭击我国沿海时，都会带来几亿，乃至百多亿元的经济损失。据近100多年的资料分析，登陆粤西海南的台风，平均每年3.4个，最高10个[6]。在雷州半岛，台风造成的特大灾害，一般二年一遇，最多一年二遇。因此，了解台风破坏力，有针对地调整建（构）筑物的设计风速标准，对提高沿海地区建（构）筑物的抗风能力，减少灾害损失，有重要现实意义。 　　 本文就不同风力对不同类型物体产生的破坏力，以及各种物体在现行设计风速标准下的承载情况，进行了具体计算分析。提出沿海建（构）筑物的设计风速标准，应视具体情况作出相应调整的探讨意见，仅供参考。 　　 　　2资料与方法 　　 大风风级资料参考热带气旋标准：热带风暴：风力8-9级，相当风速17.2～24.4m/s；强热带风暴：风力10-11级，相当风速24.5～32.6m/s；台风：风力12级或以上，相当风速≥32.7m/s。风速资料均为湛江气象观测站10m高度上的平均风速。热带气旋社会惯称“台风”。各风级的风压、弯矩采用风压W0=KV02、弯矩M=1/2ψrwnwμsμzW0BH2公式计算[J]，风压系数采用K=r/2δ公式计算[8]（W0:风压力、V0:风速、K：风压系数、M：弯矩、ψ：风荷载组合系数、rw：风荷分项系数、nw：风荷折减系数、μs：风荷体型系数、μz：风压高度变化系数、B：受风面宽度、H：受风面高度、δ：重力加速度、r：空气密度）。风速随高度变化采用Vn=V1(Zn/Z1)a公式计算（Vn：高度n处风速、V1：下垫面上风速、Zn：高度n处的粗糙度、Z1：下垫面上的粗糙度）。 　　 　　3风压计算 　　3.1风压随风力、物体而异 　　计算结果表明，风力越大风压、弯矩越大，产生的破坏力也就越大；不同建筑物体对风力产生的风压、弯矩力不同。浆砌护坡的风压相对较小，砼护坡的弯矩最大。空架简支渡槽，风力8级时风压是25.2kg/m2，风力加大到17级以上，风压则达220.32 kg/m2以上；在风力相同情况下，砼护坡弯矩比向空支柱弯矩大1倍以上。风压因风力、承载物体不同而异[表1]。 　　3.2风压系数随海拨高度升高减小 　　 计算表明，风压系数值随海拨高度升高而减小。海拨高度每升1m减少1.11×10-4，风压也相对减小。如湛江市区下垫面最大风压系数是0.0585345，海拨每升高1m，风压系数则减少1.11×10-4。即当海拨高度在26-31m时，风压系数是1/1709，在32-37m时，风压系数是1/1710。如果不考虑风压系数随海拨高度的变化，其计算出的风压设计参数，肯定比实际风压偏大，会造成建筑的浪费。不同的海拨地区，应选用不同的风压系数计算风压。 　　 　　 　　3.3风压随离地高度增高而增大 　　 气象台站提供的风速是离地10m高处的风速，风速随高度的增加而加大[11]，风压也随高度而加大。由于近海和内陆的下垫面粗糙度不同，风速随高度的变化也不同。湛江近海离地20-30m处的风速一般加大9-14%，内陆则加大12-19%；近海离地40-50m处加大18-21%，内陆加大25-29%；50m以上则加大24%或30%以上。即10m处测得的风速50m/s时，到50m高处则可达60m/s以上，风压也相应增加77.68kg/m2或以上。沿海超高型建构筑物设计，必须考虑不同高度上的风力、风压变化。 　　3.4现行建构筑物负荷情况 　　 根据以往一般的建筑设计风速标准，现行的各种建构筑