82臂弧形挑篷风荷载和等效静风荷载研究

第一章绪论

１．１．２大跨度屋盖结构给风工程研究带来的严峻课题

尽管工程界对结构风荷载的研究达到了非常高的重视，风灾仍然发生的频率很高、次生的灾难很大、带来的影响范围非常广泛。表】１所列的是１９５０～１９９９年全球（特火型）重大自然灾害统计数据，可以看到风灾是自然灾害中影响最大的一种，给人类带来了巨大的生命和财产威胁。

表１１１９５０至１９９９年全球（特大型）重大自然灾害统计数据灾难种类地震风灾洪水其他台计灾难次数（次）６８８９６３１４２３４

死亡人数（百万人）Ｏ，６６０．６３０．１Ｏ．Ｏｌ】．４

经济损失（亿美元）３３６０２６８８２８８０６７２９６００

保险损失（亿美元）２５４６８７８５８４１１１０

在风灾肆虐的同时，人类用勤劳和智慧不断地发展现代文明。大跨度屋盖结构由于建筑美学的提升和能够提供宽大的空闻等优势被广泛应用到重要的公共建筑中。图１．１为２００２年韩日世界杯足球赛中的部分体育场建筑，可以看到悬臂挑篷凭借其风格明快的建筑外形、结构轻盈材料节省的优势在大跨度屋盖结构中占有重要地位。在建筑形式上的特征使得悬臂挑篷柔度较大并且阻尼较小，这样的结构形式由于基频和风的卓越频率接近，必然对风荷载十分敏感。

（ａ）韩国水原世界杯露天体育场（ｂ）韩国西归浦济州体育场

（ｃ）韩国光州世界杯露天体育场（ｂ）韩国全州世界杯体育场

同济大学博七学位论文

（ｅ）日本宫城世界杯体育场（ｂ）日本大阪世界杯体育场

图１１２００２年韩日世界杯足球赛的部分体育场建毓

图１．２和图１．３显示的是两个大跨度屋盖（英国某悬挑屋盖和苏卅Ｉ体育场屋盖）在风荷载下破坏的情况。大跨度屋盖结构受风灾破坏的实例还有很多，如１９８８年８月８日“８８０７”号台风造成杭州笕桥机场航站楼、杭州市体育馆屋顶严重破坏：１９９４年８月１５日“９４１７”号台风在浙江温州登陆，造成温州机场屋盖严重受损等。可以看到大跨度的屋盖结构对风荷载非常敏感，在建造这类结构之前如果对其表面风荷载分布特征及风致振动问题没有研究透彻，极易带来结构安全性方面的隐患。

圈１２英国某悬挑屋盖受风灾破坏情况

图１．３苏州体育场屋盖受风灾破坏情况

一

型堕查兰堕圭兰堡堡苎

自∞ｊ

Ｓｌｏｐｅｌｓ＂

轴ｆ

ｓｔｏｐｅ２０＇

Ｒｏｏ＇ｔ。．ｔｏｐｅ

３０’

澄

＋制

涝

ｆ

ｌ’０３

Ｉ

：

１

Ｉｆ

ｌ

Ｉｆ

５｛

“１ｗｉ州Ｄ驿ｃｆＩｈ帅?ｃｒ

、ｆ。ｊ。ｌ

，

㈠ｆ．

，。．岛

７６

ｌ｜

ｌｌ

／

ｌｌ

？、、Ｊ、

图１９双坡屋面平均风压系数分布

在以上这些试验的基础上，各国风荷载规范对双坡屋面建筑表面风压有了较为详细的表

述。表１．２是各国规范对典型双坡屋面（ｈ／ｗｓｌ／２，３／２＜／／ｗ＜４，西＝３０。）在来流正

对屋脊情况时表面平均风压系数的规定㈣。

表１２各国风荷载规范中典型双坡屋面平均风压系数的对比

Ｎｏ．Ｃｏｕｎｔｒｙ一

日ｆＤＥＦ—－＿ｈ＿●—————＿＿●’＿——————————－＿＿＿＿＿－——＿＿—●－－＿＿＿＿一——————＿＿＿＿＿’＿＿＿＿＿＿－———＿＿●●＿日＿＿－。——ｒ——————＿－＿＿—＿＿－＿＿—＿＿＿＿一

ｌ

Ｉｎｄ沮

ｎ，０２Ａｕｍｒａ！ｈ旺８０３Ｃａｎａｄａ

ｎ７０４

Ｃｚｅｃｈｏｓｌｏｖａｋｉａｎ８０５Ｊａｐａｎ

ａ８０６

ＮｅｗＺｅａｌａｎｄ

ｎ９０

７

Ｐｏｒｔｕｇａｌｎ８０

８托ｕｍａＩｌｉａ０８０９Ｓｗｅｄｅｎ０８０

ＩＯＵＫ０７０

ｌｌＵｒｕｓｕａｙ０．８０ｔ２

ＵＳＳＲ

ｎ８０

—０．２５

一ａ２５

一ｎ粥

一ｎ６０—ｎ４０一ｎ５０—ｎ５０～０．４０—．０．４０一ｏ．２５—０．４０～ｎ６０

０．６０ｎ６０ｎ７００．６０

一Ｏ７０

—０ｒ７０一ｎ４００４０—０．６０一ｎ４０—０６０

０６０ｎ６０值７０俚６０

一疆７０—０．７０

一吐４００４０嘎６０ｎ４０—０６０

ｎ００一ｎ２０—ｎ５６

ａ伪

０．１５—０５０—０１０ｎ２０ｎ２００＿２０ｖ旺２００．００

—０１４０一ｎ７０—０５０——０４０

—０５０一（】７０

一ＡＳＯ—ｎ４００．４００．４０

—０．柏

一０．４０

．９．