风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值分析

李岳

[摘要]在建筑钢结构中，因为建筑结构振动产生的人体舒适度限值关乎建筑设计的安全、合理，基于《钢结构设计规范》中缺乏对钢结构在风荷载作用下的人体舒适度限值规范，使得建筑钢结构设计的安全性能降低。文章在对人体舒适度问题进行简单研究的基础上，结合风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值研究存在的问题，为如何规范设计风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值展开探究。

[关键词]风荷载；建筑钢结构；人体舒适度；限值分析

文章编号：2095 - 4085（ 2018） 01 - 0044 - 02

1 人体舒适度内涵和建筑舒适度限值研究

1.1 人体舒适度内涵

人体舒适度主要是从气象角度来研究和评价不同气候下人的舒适感，是根据人体和大气环境之间热交换而产生的一种生物气象指标。在一般情况下，人体舒适度主要受到气温、气压、风速、湿度四个因素的影响。

1.2 建筑舒适度研究概况

建筑舒适度最早的各个限值规定如表l所示。根据表1发现，人体舒适度的限值往往和建筑物应用频率以及顶点加速度存在密切的关联，在建筑的顶点加速度不超过0. 005g的时候，人体是基本上不会感受到建筑振动的，但是在建筑顶点加速度超过0.15g的时候，人体将会无法忍受建筑的振动。

2 风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值研究存在的问题

2.1 均方根加速度和顶点的加速度

现阶段，我国国内对风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值的研究主要采用加速度作为基本衡量因素，但是在实际操作中应用的是均方根加速度或者顶点加速度的方式。关于这两种研究方式，不同的学者有着不同的看法。其中，支持均方根加速度研究的人认为在重现期为十年的风荷载作用下，房屋建筑振动持续一段时间属于一种正常现象。基于人们对持续振动的不适应，采取均方根加速度的方式比最低加速度能够更好地反映建筑振动对人体舒适度的影响。而支持顶点加速度的人则认为，人体对大事件的感知比较明显，因而在感受振动的时候也会受大事件本身的影响。人体在对加速度感受深刻之后就会熟悉之后的微小振動。在一般情况下，均方根加速度和顶点加速度能够相互转换，二者的比值是根号2。基于风荷载作用下建筑物产生的振动比较随机，因而均方根加速度和顶点加速度的比值会随着建筑物的发展频率发生相应的变化。但是在实际研究中，相关研究人员为了简化操作会将均方根加速度和固定顶点转换系数3.5相乘。

2.2 建筑物侧移限值和舒适度限值之前的关系

为了提升建筑物使用的舒适度，需要加强对建筑物中让人感到不舒服振动的控制。但在风洞试验研究的结果出来之前，操作人员对工程建筑结构舒适度的控制一般通过限制结构的侧移来实现。但是经过实践研究证明，建筑物的舒适度是由结构振动大小来决定，简单的采用侧移限值不能有效控制建筑结构舒适度。

2.3 相关规范中对建筑舒适度限值的研究不充足

社会经济的快速发展加重了土地资源的紧缺，高层建筑数量的增多使得人们提高了对建筑物的要求。风荷载作用下的高层建筑物会加重居民的不适感，一些居民还会向建筑开发商提出额外的费用补助要求。可见，建筑舒适度问题不仅影响房屋购买者的选择，而且还会影响房屋建筑的社会影响力。但是在我国现阶段的建筑钢结构标准中，缺少对钢结构舒适度限值的规定。

3 风荷载作用下建筑钢结构人体舒适度限值建议

3.1 风荷载的重现期

风荷载重现期的选择对建筑物的舒适度产生了深刻的影响，在风荷载重现期短的时候建筑人员会加重对建筑物的不适，相应，风荷载重现期长的时候还会增加建筑物的市场造价。结合现阶段国内外建筑设计标准要求，风荷载重现期可以取1，5，6，10和50。考虑到自然气候条件，钢结构承载力的验算一般会选择风压的方式计算。随着社会经济和科技的发展，重新将风荷载重现期确定为10年，以便工程设计人员的使用。

3.2 舒适度的指标

结合我国实际情况来看，对房屋建筑物舒适度评价指标应用的是顶点加速度，经过长时间的应用，工程设计人员习惯应用顶点加速度来衡量人体在风荷载建筑中是否舒适，这种衡量方式操作比较简单。为此，为了提升衡量操作的便利，需要相关人员结合建筑物发展实际，进一步加强对风荷载作用下舒适度设计试验的研究。

3.3 合理选取建筑钢结构加速度限值

结合房屋建筑设计标准对顶点加速度限值的规定，可以将我国钢结构风荷载作用下的加速度限值设定为：顶点加速度不超过0. 25 m/ s2，同时，对于公共建筑来讲，顶点加速度不能超过0.15m/s2。这样的要求和规定中的顶点加速度限值标准有一定的提高，符合时代发展需要。

4 结语

综上所述，结合我国社会房屋建筑发展的需要，钢结构的设计标准中需要适当的增加舒适度限值条文，将房屋建筑结构的振动控制在合理范围内，避免建筑房屋对使用者带来身体不适应感。另外，结合我国建筑结构发展情况，建筑钢结构建筑的重现期为10年，在这样的情况下，公共建筑的顶点加速度要控制在0. 25 m/s2，公寓建筑顶点加速度不能超过0.15m/S2。

参考文献：

[1]张磊，缪彤彤，多高层钢结构的稳定设计方法[J].安徽建筑，2014，（ 03）：156 - 157.

[2]关超，夏萍，孙学水，等.深圳某高层钢结构住宅结构设计[J].钢结构，2014，（08）：51 - 52，102.