对于大跨度屋盖主体结构的抗风设计,工程设计人员首先需要确定设计条件,包括场地气候地形及环境情况确定的来流条件以及根据建筑使用功能要求确定的屋盖的形状及结构形式,判断是否可借鉴相关设计规范、文献资料中的研究成果。对于无现成资料可参考的重要结构,需要进行抗风专项研究,一种较为传统的方式是按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[3]及《建筑工程风洞试验方法标准》(JGJ/T338-2014)[2]进行风洞试验或数值模拟,对得到的风压时程数据进行风振响应分析得到等效静风荷载。随着大数据概念与技术的推广,结合数据库进行数据挖掘借鉴已有的试验结果进行内插或外推的数据预测技术在各个领域得到了广泛应用。借助这个思想,将风洞试验数据整合纳入风荷载数据库进行机器学习的数据训练,将风荷载数据库升级为“风荷载数据仓库”成为另一种解决方案。在这种方案下,可以根据工程人员确定的设计条件得到风荷载统计参数和频谱参数的预测值,再结合结构风振响应的时域或频域算法得到结构极值风振响应,进而确定结构的等效风荷载。上述抗风设计整体流程如图7-1所示,流程图左侧一栏为工程设计人员重点参与决策的部分,右侧一栏为抗风研究人员提供结构抗风设计咨询服务的主要流程。由此可将大跨度屋盖主体结构抗风设计分为如下几种情况。
1)当设计条件及屋盖形式较为常规,如满足《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)[3]、即将颁布实施的《屋盖结构风荷载标准》或其他国际规范适用范围的屋盖形式,或者属于本文或其他文献中涉及的典型屋盖形式,可采用相关资料中的风荷载取值规定或建议。
2)当屋盖形式或设计条件不在规范规定的范围内,且无现有文献提供可靠数据,但有类似参数的建筑风洞试验数据记载时,可借助数据挖掘手段对结构风荷载参数进行预测,进行风荷载取值的依据。(www.xing528.com)
3)当屋盖结构特别新颖或设计条件特别复杂,完全无现有资料和数据可借鉴时,需要借助风洞试验或数值模拟及风振响应分析确定结构的设计风荷载,同时也将这类屋盖结构的数据进行积累,为今后的类似工程提供借鉴。
图7-1 大跨度屋盖主体结构抗风设计流程图
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