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建筑结构丨经常遭遇台风的地区 高层建筑结构应如何设计?

建筑结构 资讯2018-09-20 09:44 关注

荷载属于不可抗力吗?如果此次你设计的作品未能经得住“山竹"的考验,这个锅"山竹"愿意背吗?经过媒体,老百姓,以及吃瓜群众的发酵后,我们有一个共识,”山竹“有风王之称,即便发生了意外,也可以”甩锅“的!可不是,你看看这效果:

所以说,自然的力量是无穷的。最新消息报道,今年第22号台风“山竹”(强台风级)已于16日17时在广东台山海宴镇登陆,登陆时中心附近最大风力14级(45米/秒,相当于162公里/小时),中心最低气压955百帕。

说了这么多,具体多厉害我也不懂,作为一个结构设计师,我就赶紧查规范《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012),附录E,看到规范要求基本风压为:台山市0.55kN/m2,阳江为0.75kN/m2.通过地图显示可知,海宴镇沿海,其实可取阳江的设计风载进行设计。

登陆最大风速为45m/s,根据伯努利方程可以得知实际风压为:Wo =v^2/1600 (kN/m2)=45*45/1600=1.266KN/m2。而高层建筑的风荷载包括三部分:平均风压产生的平均风力(静态荷载);脉动风压产生的随机脉动风力(动态荷载);由于风致建筑物振动产生的惯性力(动态荷载)。

而实际设计时候,对0.75的基本风压乘以一个风振系数来考虑动态风压。此时1.266/0.75=1.688.。初步可以得知,如果你设计时,风振系数>=1.688,那么建筑就基本没有问题;倘若你设计时,考虑不足<1.688,那么这个锅甩给”山竹“,恐怕说不过去了。

当然,这只是针对一个孤立的建筑而言的,如果你的作品是一个建筑群,你还要考虑裙楼的狭管效应,建筑物的形态等,如果设计不合理,仍然有很大隐患,例如维护结构脱落等。下面我们讨论下经常遭遇台风的地区,高层建筑结构应如何设计?

建筑物的造型

建筑边角越圆润光滑,建筑背风向形成的压力越趋于稳定,边角强风影响程度也就越小,越利于削弱强风。例如:

诺曼·福斯特设计的小黄瓜瑞士再保险大厦(180m)

曾是世界最高的摩天大楼,目前仍是世界最高的双塔楼的吉隆坡石油双塔(452m),也采用了圆润边角的原理,削弱强风,降低风荷载,从而达到有效防风。

扭转的形体可以引导边角气流的走向,使风盘旋上升,从而化解周边风对于建筑的冲击。同时,越是表面圆滑,越是能化解边角强风。

根据风环境的研究结果显示,折线的切割方式,比直线更能有效的弱化风速。切割形体能使迎面强风折向不同的方向,化解气流的过于集中。同时也具有一定的导风作用,对化解边角强风比较有利。

世界第一高楼迪拜哈利法塔(828米)

韩国汉城综合贸易中心(228m)

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