大跨度屋盖围护结构风荷载计算探讨_对某体育馆屋面破坏的结构计算分析

ArchitecturalandStructuralDesign

【文章编号】1007-9467（2010）09-0054-03

大跨度屋盖围护结构风荷载计算探讨

—对某体育馆屋面破坏的结构计算分析——

3

刘玉树2，张骏（1．广州城市职业学院，广州510405；2．广东省设计院，广州51000；■傅余萍1，

3．富春东方地产投资有限公司，广州51000）

【摘要】结合一般大跨屋盖结构风灾破坏的特点，对某体育馆屋面围护结构风荷载作用的计算进行了分析，并对大跨度屋盖围护结构的实用计算重点提出看法。【关键词】大跨度屋盖结构；围护结构；风荷载【中图分类号】TU312

【文献标志码】A

屋面板被风吹跑了约1000m2，南面屋面板被吹跑了约200m2；同时，被风吹落的屋面板及连接件在散落过程中，砸到下游屋面板和下部的玻璃幕墙上，进一步造成了屋面板损坏及玻璃破损等次生灾害。主要损坏情况见图1。

DiscussionoftheCalculationofWindLoadonthe

RoofofLarge-spanEnvelope

———AnalysisofStructureCalculationofaGymnasium

BuildingEnvelope

FUYu-ping1,LIUYu-shu2,ZHANGJun3

（1.GuangzhouCityPolytechnic,Guangzhou510405，China）

【Abstract】Inthispaper,combinationthecharacteristicsof

hurricanedamageonalarge-spanroofstructure,thecalculationofwindloadontheroofofagymnasiumbuildingenvelopewasanalyzed,thepracticalcalculationoftheenvelopestructurewashighlightedtheviewsoftheauthor.

【Keywords】large-spanroofstructure；envelopestructure；wind

图1某体育馆屋盖遭台风破坏照片

2围护结构破坏原因的计算分析

造成本次严重风灾事故的原因是多方面的，这里主要从围护结构的计算方面进行分析。2.1围护结构计算公式

[1]

《建筑结构荷载规范》（以下简称为《荷载我国

load

1工程概况

该体育馆位于广东省某市，网架结构形式为马鞍形，下弦支承于主体结构柱上，最高柱顶标高为25.14m，钢网架跨度为61.82m×75.4m，四周悬挑，最大悬挑尺寸为12.4m。网架为螺栓球连接，屋盖檩条采用镀锌钢檩条，屋面板材料为75mm厚1040型夹心复合板。

2008年9月24日，该市体育馆遭受强台风“黑格比”正面袭击造成屋盖严重损坏。据统计，西北面

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）对围护结构设计风荷载取值做出了规定：规范》

计算围护结构时，垂直于建筑物表面的风荷载标准值：

wK=βgzμslμzw0

（规范公式7.1.1-2）

βgz为高度Z处的阵风系数（取值详见《荷载规式中，

范》7.5.1条）；μsl为局部风压体型系数；μz为风压高度

建筑与结构设计

ArchitecturalandStructuralDesign

变化系数；w0为基本风压。

在具体设计中，围护结构风荷载各系数相应定义如下。

1）围护结构设计采用的局部风压体型系数μsl，《荷载规范》规定：对于屋面局部区域（周边和屋面坡度大于10°的屋脊部位），局部风压体型系数取。-2.2；对屋檐等突出构件，局部风压体型系数取-2.0。

2）围护结构设计采用的是阵风系数，此时假设围护构件为刚性体，并考虑短时间（通常3s）作用风《荷载规速对设计风速的增强作用。阵风系数取值按正文7.5.1条及条文说明7.1.1条综合考虑。本工范》

程围护结构风荷载各参数的取值如表1。2.2关于基本风压w0的取值

一般工程50a一遇的基本风压按《荷载规范》附

按工程所在地市取w0=0.6kN/m2是可以表D.4取值，

但按《荷载规范》7.1.2条，本工程属大跨度且对风的。

荷载比较敏感的网架结构，基本风压应适当提高，设计未作充分考虑。

超过50a一遇的强台风“黑格比”的基本风压不“黑格可能从规范取得，根据广东省气象局的证明，比”强台风出现时，市区大部分地方平均风力达7级～9级，阵风11级～14级。按《荷载规范》条文说（kN/m2），计算结明7.1.2按风速确定基本风压公式果如表2。

2.3围护结构抗风设计计算

由于本工程造型比较复杂，因此选取受力最大的边缘悬挑部分区域（此区域屋面板最大跨度

表1本工程围护结构风荷载设计参数取值对照表

󰀁󰀂 12 13 14

表2风级风速风压对照表

×× 7 8 9 10 11 12 13 14

×× ×× ×× ×× ×× ×× ××

××/(m/s) 13.9×17.1 17.2×20.7 20.8×24.4 24.5×28.4 28.5×32.6 32.7×36.9 37.0×41.4 41.5×46.1

××××××wÁ=vÂ/1600/(kN/mÂ)

0.12×0.18×××0.15× 0.18×0.27×××0.23× 0.27×0.37×××0.32× 0.38×0.50×××0.44× 0.51×0.66×××0.59× 0.67×0.85×××0.76× 0.86×1.07×××0.97× 1.08×1.33×××1.21×

6.35m，板宽1.04m，每块板设置4根抗风钉），针对不同的基本风压进行计算分析，如表3所示。

每根抗风钉实际可承受的抗拔力为（抗风钉直

表3围护结构抗风计算

w wÆ NÄ=wÇ−1.04−6.35/4 ÅÆ

−Á−Ã −Å ÂÁÄ

) /(kN/mÃ) /(kN/mÃ(kN)

1.69 2.2 1.42 0.6 3.17 5.23 1.69 2.2 1.42 0.7 3.70 6.10 1.69 2.2 1.42 0.76 4.01 6.63 1.69 2.2 1.42 0.97 5.12 8.46 1.69 2.2 1.42 1.21 6.39 10.55

径为6.3mm）：

N抗风钉=3.14×(6.3/2)2×215/1000=6.70kN从表3计算中可得出结论，当基本风压取值为0.6（50a一遇）及0.7（100a一遇）时，抗风钉承受风荷载产生的拉力小于抗风钉本身的抗拉强度。当风力抗风钉承受风荷载产生的拉力达到12级及以上时，

大于抗风钉本身的抗拉强度，抗风钉将会受拉破坏。

从以上计算可知，此次台风局部阵风远大于规范设计风速是造成屋盖严重破坏的主要因素。

3对大跨度屋盖围护结构风荷载实用计算的建议

大跨度屋盖系统遭受风灾破坏的主要特点是，

屋面板被掀开、撕裂、揭顶乃致被风吹跑造成覆面破坏，破坏最严重的区域均为挑檐、屋檐等周边区域或加强屋盖风致破屋脊附近[2]。因此，

坏机制研究，认真总结分析风灾发生的原因，找出合理的抗风措施，在设计和施工中加强屋盖薄弱部位的抗风处理，提高围护系统的抗风能力，对于未来防范和减轻台风灾害是非常必要的。通过本工程风灾的计算分析，对大跨度屋盖围护结构

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󰀈󰀉󰀊󰀋󰀌󰀍󰀎 󰀓󰀏󰀐󰀔󰀕

󰀏󰀐󰀑󰀏󰀒 󰀖󰀗

0.6󰀜50a󰀝󰀞󰀟

0.6 0.7 󰀘󰀙󰀚󰀛wÁ/(kN/mÂ) 󰀄0.7

0.7󰀜100a󰀝󰀞󰀟 󰀏󰀐󰀔󰀕+,-./7.5.1󰀔$

!󰀚\"#󰀁Ã %!󰀚\"#󰀄1.00127.5.1Ä

1.69 1.69

󰀜󰀄$%&’()*󰀟 34󰀄1.6905󰀔󰀕6,7.1.1

789:

FG󰀚HI

$%;< -2.2󰀜󰀔󰀕6,7.1.1789J-󰀒

-2.2

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1.42

()KL\"#󰀂Ä +E 1.42󰀜BNOP30 m(󰀟

󰀜M&’30m(󰀟

󰀁󰀂󰀃

󰀄 󰀅 󰀆󰀇󰀂󰀃 󰀄 󰀅

本表参数与注：《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）2006年版公式7.1.1-2对应。

公用工程设计

PublicUtilitiesDesign

【文章编号】1007-9467（2010）09-0056-06

夏热冬暖地区小型地源热泵制冷采暖系统实验研究

朱宝旭，林俊（广西大学机械工程学院，南宁530004）■胡映宁，

【摘要】介绍了作者自主设计的垂直埋管型土壤源热泵系统实验平台，针对夏热冬暖地区，浅层土壤含水量大且渗流速度埋管快等特性，对浅埋土壤换热器的换热性能，不同的流量、长度、埋管形式等对系统的影响，系统的节能效果等进行了研究。研究证明了在夏热冬暖地区，应用小型地源热泵制冷采暖系统，其采暖工况和制冷工况下系统能效比均可达到3.3左右，而机组能效比在采暖工况下可达3.9，在制冷工况下可达3.4。相比于普通空调，其采暖效果非常好，制冷能效也很高。小型地源热泵制冷采暖系统在夏热冬暖地区具有良好的适应性和节能效果。

【关键词】地源热泵；换热器；能效比；U型管【中图分类号】TK523;TU833.+1

【文献标志码】A

(MechanicalEngineeringcollege,GuangxiUniversity,

China)Nanning530004，

【Abstract】Thispaperintroducestheexperimentplatformof

verticalgroundsourceheatpumpsystemthatdesignedbytheauthor.Accordingtothecharacteristicofwater-richsoilandseepage’sfastervelocityinthesuperficialearthinhotsummerandwarmwinterareas,theheatexchanger’sperformance,influencedbydifferenceflow,lengthandformofheatexchangertothesystem,effectofenergysavingareresearched,etc.Thisresearchprovesthatinhotsummerandwarmwinterareas,comparedwithconventionalairconditioning,refrigerationandheatingbysmallgroundsourceheatpumpssystem’srefrigerationandheatingeffectisverygood,andthesystemenergyefficiencycanreachabout3.3inheatingconditions

StudyonRefrigerationandHeatingbySmallGroundsourceHeatPumpsSystemintheHot

SummerandWarmWinterAreas

HUYing-ning，ZHUBao-xu，LINJun

andcoolingconditions.Underheatingconditionstheenergyefficiencyupto3.9units,refrigerationunitsworkingconditionsupto3.4.Thissysteminthehotsummerandwarmwinterareashasgoodadaptabilityandenergysavingeffect.

5555555555555555555555555555555555555555555555的风荷载实用计算建议如下。3）对于围护结构，在计算风荷载时，不同的构件

1）鉴于沿海地区常遇台风灾害，且大跨度屋盖系统常遭受风灾，从本文的计算分析中可知，当遇较大台风时，风速（特别是阵风）经常性大于设计时所屋檐等周边悬取规范风载，围护系统（特别是挑檐、挑区域）很容易受到破坏，因此在设计时应尽量考虑各地气象台风杯式自记风速仪记录的风速数据（非风压板换算数据），并在围护结构容易受到破坏区域。采用更保险的措施（如增加抗风钉数量等）

2）对于大跨度屋盖系统，由于本身对风荷载比较敏感，且一般均处于较空旷的区域，其地面粗糙度类别及风荷载的重现值应适当给予提高。

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作者简介

区域采用对应的局部风压体型系数，更能准确反应各部位受力的真实情况。

【参考文献】

【1】GB50009-2001建筑结构荷载规范[S].

【2】黄本才.结构抗风分析原理及应用[M].上海：同济大学出版

社，2008.

【收稿日期】2010-05-18

傅余萍（1973~），女，江西新余人，硕士研究生，从事结构工程研究，（电子信箱）fxpzj@126.com。