“平改坡”房屋建筑的抗风能力分析与防风措施建议

秦 彤,艾晓秋

(1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海 200092;2.同济大学上海防灾救灾研究所,上海 200092)

随着社会经济的建设与迅速发展,中国特别是东南沿海地区的风灾害经济损失在不断增加。相当比例的风灾损失是由于各类工程结构的损毁而导致,各类结构由于其具体结构形式的不同,所以受风灾害影响的程度各不相同,其中以年代较久的低层房屋在台风等风灾破坏中的损失最为严重。因此,提高低层房屋抵御台风等风灾破坏的能力,是有效降低风灾害相关损失的重要方面。

目前,上海各城区正在开展大规模的房屋建筑“平改坡”改造工程。“平改坡”可以改善老式顶层房屋的保温隔热和防水功能,但由于改造工程改变了房屋的原有体型,使风对房屋的作用不再和原平顶房屋一样,而增加了房屋受风灾破坏的风险。本文从建筑群体的局部风效应角度出发,选用标准k-ξ湍流模型,利用CFD分析软件对已建某小区“平改坡”建筑群体的局部风场进行数值模拟。结果表明:屋面结构的屋檐、屋脊、屋面边缘以及墙角部位是受不利干扰最显著的区域;屋面承受较大负压,特别是有洞口的屋面,在风力作用下,屋面外部会形成负压,内部会形成正压;处于来流风向的屋檐挑出处,由于上下表面压差的作用,对挑檐产生显著的上浮力;不同屋面坡度、屋面骨架形式、屋面材料与气窗数量及形状是影响“平改坡”房屋建筑抗风能力的重要因素;在较大台风风速作用下,屋面结构将可能出现局部破坏。

根据抗风分析结果,提出如下“平改坡”房屋建筑应对大风破坏的建议措施:

(1)由于局部气候环境差异,房屋坡屋顶的构造也不尽相同,设计人员应因地制宜,针对屋面结构的具体结构形式进行合理选择,不宜简单进行模式套用。

(2)设计时宜考虑实际小区的局部风环境,以便减少局部风场对结构产生的影响。由于建筑布局不同,导致具体建筑群体处于局部风场环境之中,因此,应考虑小区建筑布局对于风场环境造成的影响。

(3)加强屋面结构的局部构造设计,如四坡屋面建筑群体的背风屋脊处和迎风挑檐处等部位为风灾破坏的关键部位,应重点考虑,并针对具体形式加强相应的局部抗风构造。

(4)针对已建成的“平改坡”房屋建筑及其他坡屋面房屋,应按照其承载能力对连接节点进行铆接加固,在钢屋架平面外采用增设支撑析架、连杆、支点等方法,使屋架由平面结构变为空间结构,或增加预应力钢拉杆以增加原有结构的强度。