風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值分析

李岳

[摘要]在建筑鋼結構中，因為建筑結構振動產生的人體舒適度限值關乎建筑設計的安全、合理，基于《鋼結構設計規范》中缺乏對鋼結構在風荷載作用下的人體舒適度限值規范，使得建筑鋼結構設計的安全性能降低。文章在對人體舒適度問題進行簡單研究的基礎上，結合風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值研究存在的問題，為如何規范設計風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值展開探究。

[關鍵詞]風荷載；建筑鋼結構；人體舒適度；限值分析

文章編號：2095 - 4085（ 2018） 01 - 0044 - 02

1 人體舒適度內涵和建筑舒適度限值研究

1.1 人體舒適度內涵

人體舒適度主要是從氣象角度來研究和評價不同氣候下人的舒適感，是根據人體和大氣環境之間熱交換而產生的一種生物氣象指標。在一般情況下，人體舒適度主要受到氣溫、氣壓、風速、濕度四個因素的影響。

1.2 建筑舒適度研究概況

建筑舒適度最早的各個限值規定如表l所示。根據表1發現，人體舒適度的限值往往和建筑物應用頻率以及頂點加速度存在密切的關聯，在建筑的頂點加速度不超過0. 005g的時候，人體是基本上不會感受到建筑振動的，但是在建筑頂點加速度超過0.15g的時候，人體將會無法忍受建筑的振動。

2 風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值研究存在的問題

2.1 均方根加速度和頂點的加速度

現階段，我國國內對風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值的研究主要采用加速度作為基本衡量因素，但是在實際操作中應用的是均方根加速度或者頂點加速度的方式。關于這兩種研究方式，不同的學者有著不同的看法。其中，支持均方根加速度研究的人認為在重現期為十年的風荷載作用下，房屋建筑振動持續一段時間屬于一種正常現象。基于人們對持續振動的不適應，采取均方根加速度的方式比最低加速度能夠更好地反映建筑振動對人體舒適度的影響。而支持頂點加速度的人則認為，人體對大事件的感知比較明顯，因而在感受振動的時候也會受大事件本身的影響。人體在對加速度感受深刻之后就會熟悉之后的微小振動。在一般情況下，均方根加速度和頂點加速度能夠相互轉換，二者的比值是根號2。基于風荷載作用下建筑物產生的振動比較隨機，因而均方根加速度和頂點加速度的比值會隨著建筑物的發展頻率發生相應的變化。但是在實際研究中，相關研究人員為了簡化操作會將均方根加速度和固定頂點轉換系數3.5相乘。

2.2 建筑物側移限值和舒適度限值之前的關系

為了提升建筑物使用的舒適度，需要加強對建筑物中讓人感到不舒服振動的控制。但在風洞試驗研究的結果出來之前，操作人員對工程建筑結構舒適度的控制一般通過限制結構的側移來實現。但是經過實踐研究證明，建筑物的舒適度是由結構振動大小來決定，簡單的采用側移限值不能有效控制建筑結構舒適度。

2.3 相關規范中對建筑舒適度限值的研究不充足

社會經濟的快速發展加重了土地資源的緊缺，高層建筑數量的增多使得人們提高了對建筑物的要求。風荷載作用下的高層建筑物會加重居民的不適感，一些居民還會向建筑開發商提出額外的費用補助要求。可見，建筑舒適度問題不僅影響房屋購買者的選擇，而且還會影響房屋建筑的社會影響力。但是在我國現階段的建筑鋼結構標準中，缺少對鋼結構舒適度限值的規定。

3 風荷載作用下建筑鋼結構人體舒適度限值建議

3.1 風荷載的重現期

風荷載重現期的選擇對建筑物的舒適度產生了深刻的影響，在風荷載重現期短的時候建筑人員會加重對建筑物的不適，相應，風荷載重現期長的時候還會增加建筑物的市場造價。結合現階段國內外建筑設計標準要求，風荷載重現期可以取1，5，6，10和50。考慮到自然氣候條件，鋼結構承載力的驗算一般會選擇風壓的方式計算。隨著社會經濟和科技的發展，重新將風荷載重現期確定為10年，以便工程設計人員的使用。

3.2 舒適度的指標

結合我國實際情況來看，對房屋建筑物舒適度評價指標應用的是頂點加速度，經過長時間的應用，工程設計人員習慣應用頂點加速度來衡量人體在風荷載建筑中是否舒適，這種衡量方式操作比較簡單。為此，為了提升衡量操作的便利，需要相關人員結合建筑物發展實際，進一步加強對風荷載作用下舒適度設計試驗的研究。

3.3 合理選取建筑鋼結構加速度限值

結合房屋建筑設計標準對頂點加速度限值的規定，可以將我國鋼結構風荷載作用下的加速度限值設定為：頂點加速度不超過0. 25 m/ s2，同時，對于公共建筑來講，頂點加速度不能超過0.15m/s2。這樣的要求和規定中的頂點加速度限值標準有一定的提高，符合時代發展需要。

4 結語

綜上所述，結合我國社會房屋建筑發展的需要，鋼結構的設計標準中需要適當的增加舒適度限值條文，將房屋建筑結構的振動控制在合理范圍內，避免建筑房屋對使用者帶來身體不適應感。另外，結合我國建筑結構發展情況，建筑鋼結構建筑的重現期為10年，在這樣的情況下，公共建筑的頂點加速度要控制在0. 25 m/s2，公寓建筑頂點加速度不能超過0.15m/S2。

參考文獻：

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