低層建筑風荷載分析

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單坡屋面低層房屋表面風壓分析

1.建筑規范中單坡屋面房屋體型系數取值的相關規定

我國對建筑規范中的單坡屋面風壓體型系數的數據進行了嚴格的界定，但是考慮面太窄，忽略了風向角、高寬比、屋面坡角、低層房屋局部體型系數等數據，只涉及二維狀態是遠遠不足的。體型系數s的取值規定如下：房屋低側墻面在順風的情況下，各體型系數如下：迎風墻面：+0.8背風墻面：-0.5規范中已經把單坡屋面房屋體型系數的算法編入軟件了，接著再編程計算房屋低側墻面在順風向情況下的屋面體型系數的插值，那么，體形系數就可以根據坡角數據計算得出了。然而，這種取值方法是存在漏洞的，只適應于那些對風荷載計算數據的準確性要求不高或形狀簡單的單坡屋面房屋，若要進一步取得準確風荷載數據只能借助國外的了。

2.數據庫應用

這里我們不同高寬比、不同坡角的低層單坡屋面房屋進行研究。通常低層單坡屋面房屋的房屋平面尺寸是7.5×10m，檐口處高度是3.2m、6.4m、9.6m、12.8m幾類。在進行數值模擬實驗時，計算區域是三維長方體的，數據模式是150×75×60m，，但是在順風向時是房屋特征長度的15倍，橫風向時是房屋特征長度的10倍，高度方向的尺寸是房屋特征長度的5倍。因為低層房屋是研究的主要內容，所以，一般高度最高只有20m，不受表面風壓受大氣邊界層風速變化的干擾，所以來流風大多數是均勻流。計算區域的離散情況進行分析一般是拓撲性良好的非結構四面體網格，網格的分布成不均勻狀態，沿著建筑物的位置越來越離散。非平衡的壁面函數法是近壁面的流動分析的主要方法。即使情況不同網格總數也一般都維持在20萬左右。

雙坡屋面低層房屋風壓分布分析

1.國內外規范中雙坡屋面房屋體型系數取值的相關規定

我國對建筑規范中的雙坡屋面風壓體型系數的數據進行了嚴格的界定，但是考慮面太窄，忽略了風向角、高寬比、屋面坡角、低層房屋局部體型系數等數據，只涉及二維狀態是遠遠不足的。通常，體型系數μs的取值是這樣的：迎風墻面：+0.8背風墻面：-0.5背風屋面：-0.5兩側墻面：-0.7

2.數據庫軟件應用

表1和表2對低層雙坡房屋的屋面風載體型系數，即加權平均風壓系數的實用計算公式進行了詳細的介紹。設計抗風過程中，若采用表中的數據或者和表中的數據相近的數據進行實驗時，迎風和背風屋面的風載體型系數通過查表就能得到了；若坡角和高寬比的數值在坡角度數范圍之間，那么，下計算時就要按照這兩欄求得的體型系數進行線性插值得出來。表1、表2明確表示，如果高寬比較小，屋面風載體型系數變化不易察覺。本著計算方面的目的，表3對在高寬比小于0.35時屋面風載體型系數的情況進行了描述。如果在抗風設計中高寬比較小那么也可以直接通過表進行計算。(為高寬比)導入軟件后，得：(1)從數據結果來看，低層雙坡屋面房屋的屋面風壓數值模擬數據結果和足尺模型實驗結果相近。從工程應用方面分析研究，利用數值模擬形式來估計檢測坡屋面房屋的表面風壓分布是能夠達到目的的；這種方面不僅高效、經濟、實用，還能夠對參數進行詳細的分析和研究。(2)負壓或是吸力是那些小于30°坡角的雙坡屋面房屋的屋面風壓。如果房屋高度比一樣，那么屋面坡角的增大，就會造成迎風屋面風壓絕對值變小，背風屋面的風壓絕對值那么，考慮到屋面抗風設計問題，一般15°～25°的屋面坡角是最合適的。(3)雙坡屋面房屋的屋面風和高度比成正比例變化。只不過迎風屋面的變化更顯著。如果高寬比在0～0.35范圍內，背風屋面的風載體型系數也會維持在-0.4～0.6之間。

結語

本文在針對2中有突出物房屋風荷載簡化計算方法的基礎上，對其突出物房屋的表面風荷載進行了數值模擬和參數分析，應用數據庫的分析顯然具有一定的實用價值。（本文作者：勞海祥、徐建效 單位：同濟大學土木工程學院、紹興濱海新城管委會）