“平改坡”房屋建筑的抗風(fēng)能力分析與防風(fēng)措施建議

秦 彤,艾曉秋

(1.同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)工程與防災(zāi)研究所,上海 200092;2.同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所,上海 200092)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的建設(shè)與迅速發(fā)展,中國(guó)特別是東南沿海地區(qū)的風(fēng)災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失在不斷增加。相當(dāng)比例的風(fēng)災(zāi)損失是由于各類工程結(jié)構(gòu)的損毀而導(dǎo)致,各類結(jié)構(gòu)由于其具體結(jié)構(gòu)形式的不同,所以受風(fēng)災(zāi)害影響的程度各不相同,其中以年代較久的低層房屋在臺(tái)風(fēng)等風(fēng)災(zāi)破壞中的損失最為嚴(yán)重。因此,提高低層房屋抵御臺(tái)風(fēng)等風(fēng)災(zāi)破壞的能力,是有效降低風(fēng)災(zāi)害相關(guān)損失的重要方面。

目前,上海各城區(qū)正在開展大規(guī)模的房屋建筑“平改坡”改造工程。“平改坡”可以改善老式頂層房屋的保溫隔熱和防水功能,但由于改造工程改變了房屋的原有體型,使風(fēng)對(duì)房屋的作用不再和原平頂房屋一樣,而增加了房屋受風(fēng)災(zāi)破壞的風(fēng)險(xiǎn)。本文從建筑群體的局部風(fēng)效應(yīng)角度出發(fā),選用標(biāo)準(zhǔn)k-ξ湍流模型,利用CFD分析軟件對(duì)已建某小區(qū)“平改坡”建筑群體的局部風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明:屋面結(jié)構(gòu)的屋檐、屋脊、屋面邊緣以及墻角部位是受不利干擾最顯著的區(qū)域;屋面承受較大負(fù)壓,特別是有洞口的屋面,在風(fēng)力作用下,屋面外部會(huì)形成負(fù)壓,內(nèi)部會(huì)形成正壓;處于來流風(fēng)向的屋檐挑出處,由于上下表面壓差的作用,對(duì)挑檐產(chǎn)生顯著的上浮力;不同屋面坡度、屋面骨架形式、屋面材料與氣窗數(shù)量及形狀是影響“平改坡”房屋建筑抗風(fēng)能力的重要因素;在較大臺(tái)風(fēng)風(fēng)速作用下,屋面結(jié)構(gòu)將可能出現(xiàn)局部破壞。

根據(jù)抗風(fēng)分析結(jié)果,提出如下“平改坡”房屋建筑應(yīng)對(duì)大風(fēng)破壞的建議措施:

(1)由于局部氣候環(huán)境差異,房屋坡屋頂?shù)臉?gòu)造也不盡相同,設(shè)計(jì)人員應(yīng)因地制宜,針對(duì)屋面結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行合理選擇,不宜簡(jiǎn)單進(jìn)行模式套用。

(2)設(shè)計(jì)時(shí)宜考慮實(shí)際小區(qū)的局部風(fēng)環(huán)境,以便減少局部風(fēng)場(chǎng)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。由于建筑布局不同,導(dǎo)致具體建筑群體處于局部風(fēng)場(chǎng)環(huán)境之中,因此,應(yīng)考慮小區(qū)建筑布局對(duì)于風(fēng)場(chǎng)環(huán)境造成的影響。

(3)加強(qiáng)屋面結(jié)構(gòu)的局部構(gòu)造設(shè)計(jì),如四坡屋面建筑群體的背風(fēng)屋脊處和迎風(fēng)挑檐處等部位為風(fēng)災(zāi)破壞的關(guān)鍵部位,應(yīng)重點(diǎn)考慮,并針對(duì)具體形式加強(qiáng)相應(yīng)的局部抗風(fēng)構(gòu)造。

(4)針對(duì)已建成的“平改坡”房屋建筑及其他坡屋面房屋,應(yīng)按照其承載能力對(duì)連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行鉚接加固,在鋼屋架平面外采用增設(shè)支撐析架、連桿、支點(diǎn)等方法,使屋架由平面結(jié)構(gòu)變?yōu)榭臻g結(jié)構(gòu),或增加預(yù)應(yīng)力鋼拉桿以增加原有結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。