建筑幕墻風荷載取值的再討論

1、建筑幕墻設(shè)計風荷載取值的再討論建筑幕墻設(shè)計風荷載是玻璃幕墻設(shè)計諸荷載(作用)中最重要的一項。它的取值直接影響玻璃幕墻的安全，尤其是體型復(fù)雜的高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計風荷載更要慎重采用?！恫Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范》JGJ1022003指出，“經(jīng)驗表明，玻璃幕墻的設(shè)計主要取決于風荷載作用，對于體型復(fù)雜的幕墻工程或房屋高度較高（比如超過200m）的幕墻工程，應(yīng)確保風荷載作用下的可靠性”，“一般情況下，對幕墻起控制作用的是風荷載。幕墻面板本身必須具有

2、足夠的承載能力，避免在風荷載作用下破碎。我國沿海地區(qū)經(jīng)常受臺風的襲擊，設(shè)計中應(yīng)考慮有足夠的抗風能力?！辫b于設(shè)計風荷載對玻璃幕墻設(shè)計的重要性，在臺風過后，不少地區(qū)對臺風給玻璃幕墻的影響進行了調(diào)查和分析，也有不少學者對玻璃幕墻進行了風洞試驗和風力測試分析，提出了很多論文和報告，這些論文和報告對完善玻璃幕墻設(shè)計風荷載起極大作用，但也有些問題需要進一步探討，現(xiàn)提出以下幾個問題和全國同行們討論。一玻璃幕墻設(shè)計風荷載計算中，基本風壓是取50年一遇的

3、基本風壓，還是要提高到取100年的基本風壓值。GB50009指出：“對于圍護結(jié)構(gòu)，其重要性與主體結(jié)構(gòu)相比要低些，仍可取50年一遇的基本風壓?！爆F(xiàn)在有些地方建設(shè)部門，以廈門9914號臺風、浙江2005年云娜臺風的瞬時風速為由，提出要改取100年一遇的基本風壓。這是由于當?shù)匦侣剢挝徽`導的結(jié)果，廈門9914號臺風陣風風速46米秒，按廈門1958年~1961年221次風過程統(tǒng)計分析，瞬時風速為10分鐘平均風速的1.45倍，按此折算10分鐘平均風

4、速為31.72米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風速為30.67米秒），為11級風（風速28.5~32.6米秒），不是14級風（風的等級表只有0~12級，12級為風速＞32.6米秒，沒有14級風），按廈門基本風壓0.80kNm2折算風速為35.78米秒，即廈門9914號臺風遠未達到廈門50年一遇的基本風壓；2005年云娜臺風，溫州陣風風速36.9米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風速為24.6米秒），為10級風（風速

5、24.5~28.4米秒）未達到其50年一遇的基本風壓0.60kNm2（折算基本風速31米秒）；下大陳陣風風速58.7米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風速為39.13米秒），為12級風（風速≥32.6米秒）但未達到其50年一遇的基本風壓1.4kNm2（折算基本風速47.33米秒）。說明玻璃幕墻設(shè)計風荷載取50年一遇的基本風壓計算是可行的。二怎樣評價風洞試驗報告?！恫Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范》JG1022003規(guī)定：“玻璃幕墻的風荷載

6、標準值可按風洞試驗結(jié)果確定；玻璃幕墻高度大于200m或體型、風荷載環(huán)境復(fù)雜時，宜進行風洞試驗確定風荷載?！庇械恼撐奶岢觯骸帮L洞試驗值比規(guī)范更精確”?！帮L洞試驗之所以精確，因為它真正模擬表現(xiàn)出了風對于不同建筑物的影響”。上海中心“由國際著名風工程專家主持邊界層風洞試驗室完成的風洞實驗。其實驗數(shù)據(jù)翔實，方法可靠，結(jié)論合理?！边@些論點值得商榷。我們要認識到，風洞不能自動創(chuàng)造某建筑物所在地點的風環(huán)境，并得出建筑物表面各處風荷載。建筑物所在地區(qū)的

7、風速是通過風速儀等儀器長期觀測紀錄、并經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計分析得出的；對風剖面還要用高桅塔或高空氣球來測得不同高度風速后進行數(shù)理分析、回歸成公式來表述。因此不是風洞創(chuàng)造預(yù)定的風環(huán)境，而是人根據(jù)長期觀測資料的分析結(jié)果確定風環(huán)境有關(guān)參數(shù)，風洞試驗時在風洞中摸擬大風邊界層流場，風洞中摸擬的風環(huán)境與再現(xiàn)的預(yù)計風環(huán)境近似程度完全取決于人對風環(huán)境有關(guān)參數(shù)的理解和運用。如果風環(huán)境參數(shù)選擇不當，則模擬的風環(huán)境與預(yù)定情況大相徑庭。同時還要指出風洞試驗的結(jié)果主要是體

8、型系數(shù)—來流風壓與建筑表面實際（壓）吸力的比值，也有的風洞試驗可在風洞中的各高度調(diào)整風速來測得不同高度的壓力系數(shù)(即體型系數(shù)與風壓高度變化系數(shù)近似乘積)，各處的風荷載是將測點的壓力系數(shù)乘以風洞對應(yīng)點風速換算成實際風環(huán)境中風速計算出來的風壓，即風荷載是計算值，而不是直接從風洞試驗中得到，在計算中采用的風環(huán)境計算參數(shù)取值直接影響風荷載計算結(jié)果。上海中心風洞試驗報告中“對上海風環(huán)境進行研究后，在其風洞試驗報告所選用的梯度風風壓為1.5KPa。

9、這與按規(guī)范GB50009中上海地區(qū)50年回歸期基本風壓0.55KPa，并經(jīng)風壓風速轉(zhuǎn)換后利用規(guī)范公式7.6.22推導的結(jié)果比較，的梯度風風壓結(jié)論介于地粗面糙度A類B類之間，而不是通常認為的陸家嘴地區(qū)為地粗面糙度C類?！鄙虾５貐^(qū)基本風壓0.55KPa是根據(jù)上海氣象臺歷年（50年以上）來的最大風速記錄，經(jīng)統(tǒng)計分析確定的（規(guī)范對梯度風高度分別規(guī)定為體干擾影響下的氣流特性與單體有很大差別，其風壓分布復(fù)雜多變，而我國現(xiàn)行規(guī)范未考慮群體干擾的影響因

10、素，這些分布規(guī)律在荷載規(guī)范風荷載體型系數(shù)表中是查不到的，需要通過風洞試驗來驗證和確定。必須指出風洞試驗時，群體干擾效應(yīng)必須采用最不利組合，例如上海中銀（浦東國際金融）大廈風洞試驗時，進行了有或無交銀大廈的對比試驗，無交銀大廈時北面鄰緊交銀大廈大面上風壓有所增大，有交銀大廈時，由于交銀大廈的存在，143米近邊緣處局部風壓系數(shù)增大近4倍。因此，風洞試驗時，不僅要考慮現(xiàn)有建筑布局，而且要考慮將來建筑布局變化后的不利影響，取最不利組合。三怎樣理

11、解和執(zhí)行強制性條文。2000年8月25日建設(shè)部第81號令發(fā)布了《實施工程建設(shè)強制性標準監(jiān)督規(guī)定》，《實施工程建設(shè)強制性標準監(jiān)督規(guī)定》進一步明確了工程建設(shè)中兩類不同標準的屬性，即強制性標準的必須執(zhí)行的原則和推薦性標準自愿采用的的原則。建筑工程質(zhì)量管理采取技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標準相結(jié)合的管理體制，技術(shù)法規(guī)是強制性的，是把那些涉及建設(shè)工程安全、人體健康、環(huán)境保護和公共利益的技術(shù)要求用法規(guī)形式規(guī)定下來，嚴格貫沏在工程建設(shè)中，不執(zhí)行技術(shù)法規(guī)就是違法，就

12、要受到處罰。而技術(shù)標準除了被技術(shù)法規(guī)引用部份以外，都是自愿采用的，可由雙方在合同中約定。《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》將強制性標準與法律、法規(guī)并列起來，使得強制標準在實效上與法律、法規(guī)等同，從而確定了強制性標準具有法規(guī)文件的屬性，也就是說強制性標準本身雖然不是法規(guī)，但《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》中給予明確了法規(guī)的性質(zhì)。《實施工程建設(shè)強制性標準監(jiān)督規(guī)定》第三條指出“工程建設(shè)強制性標準是指直接涉及工程質(zhì)量、安全、衛(wèi)生及環(huán)境保護方面的工程建設(shè)標準強制性

13、條文?！薄督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009第7.1.1條關(guān)于風荷載標準值的規(guī)定是強制性條文，必須執(zhí)行，不執(zhí)行就是違法。如果風洞試驗屬于新技術(shù)、新工藝、新材料，應(yīng)按建設(shè)部《實施工程建設(shè)強制性標準監(jiān)督規(guī)定》第三條規(guī)定：“工程建設(shè)中擬采用的新技術(shù)、新工藝、新材料，不符合現(xiàn)行強制性標準的，應(yīng)由擬采用單位提請建設(shè)單位組織專題論證，報批準標準的建設(shè)行政主管部門或國務(wù)院有關(guān)主管部門審定。工程建設(shè)中采用國際標準或國外標準，現(xiàn)行強制性標準未作規(guī)定的，建設(shè)

14、單位應(yīng)當向國務(wù)院建設(shè)行政主管部門或國務(wù)院有關(guān)行政主管部門備案。”上述規(guī)定分出了兩個層次的界限：A.不符合現(xiàn)行強制性標準規(guī)定的；B.現(xiàn)行強制性標準未作規(guī)定的。這兩種的情況是不一樣的，對于新技術(shù)、新工藝、新材料不符合現(xiàn)行強制性標準規(guī)定的，是指現(xiàn)行強制性標準中已經(jīng)有明確的規(guī)定或限制，而新技術(shù)、新工藝、新材料達不到這些要求或者超過其限制條件，則受《規(guī)定》的約束；對于國際標準或國外標準的規(guī)定，現(xiàn)行強制性標準未作規(guī)定，采納時應(yīng)當辦理備案程序，責任由

15、采納單位負責。但是如果國際標準或者國外標準的規(guī)定不符合現(xiàn)行強制性標準規(guī)定，則不允許采用。這時，國際標準或者國外標準的規(guī)定屬于新藝術(shù)、新工藝、新材料的范疇，則應(yīng)按照新技術(shù)、新工藝、新材料的規(guī)定進行審批。建設(shè)部第278號公告規(guī)定了《采用不符合工程建設(shè)強制性標準的新技術(shù)、新工藝、新材料核準》的行政許可條件、申請材料目錄、行政許可程序等有關(guān)事項，并規(guī)定行政許可辦理機構(gòu)為建設(shè)部標準定額司。四關(guān)于雙層幕墻設(shè)計風荷載取值。對于雙層幕墻設(shè)計風荷載取值，

16、有的學者曾提出，幕墻設(shè)計風荷載取陣風（3秒）風速計算的風荷載，作用在外層幕墻的風，通過進風口進入熱通道，由于進風口的阻力，進風口和出風口距離不同及進風口和出風口風壓有差異，3秒鐘時間來流風不會充滿熱通道，內(nèi)層幕墻受到的風壓約為外層幕墻的70%~80%，而當風吸力時，內(nèi)層幕墻受到的風吸力也約為外層幕墻的60%~70%?，F(xiàn)在有若干‘風洞試驗報告’報告，采樣時間15秒，外層幕墻的內(nèi)側(cè)面壓力和內(nèi)層幕墻的外側(cè)面壓力幾乎相等，當通風口全部打開時，內(nèi)