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抗风概念设计案例:斗门区白蕉镇CD中学体育馆

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:CD中学体育馆位于斗门区白蕉镇,属于网架结构,2009年投入使用。网架结构屋面板围护结构缺损面积超过70%,篮球场泡水导致经济损失严重,见图3.5.1-2、图3.5.1-4。破坏形式是屋面板与檩条自攻螺丝连接处屋面板被脉动风压拉穿,自攻螺丝还残留在檩条上,见图3.5.1-9,网架结构屋面板围护结构缺损面积达70%。

抗风概念设计案例:斗门区白蕉镇CD中学体育馆

CD中学体育馆位于斗门区白蕉镇,属于网架结构(混凝土柱、砖墙),2009年投入使用。建筑总高度21.5 m,总建筑面积2481 m2,建筑为2层;一层为钢筋混凝土框架结构,羽毛球、乒乓球场;二层为网架结构,篮球场。根据GB 50009—2001,设计基本风压为0.85 kPa,地面粗糙度为B类。竖向承重构件为混凝土柱,截面尺寸为500 mm×700 mm,屋面为圆弧网架屋面,平面尺寸为58.0 m×25.8 m,跨度48 m,两边檐口悬挑6.7 m。屋面围护结构由C型钢檩条和50 mm厚980型EPS夹芯板组成。“天鸽”强台风过境后该建筑屋面板、围护墙板等围护结构缺损面积超过50%,风灾破坏等级为严重破坏,其破坏特征是:

(1)建筑场地风环境:根据学校的总平面照片可以看出,该中学体育馆北边(照片的近方向)为空旷的400 m跑道的运动场,东边和西边是低矮的民房,南边(照片的远方向)有小山,有一个山口,容易形成通道风,风速加大,见图3.5.1-1。网架结构屋面板围护结构缺损面积超过70%,篮球场泡水导致经济损失严重,见图3.5.1-2、图3.5.1-4。建筑场地属于不利建筑场地风环境的山口时,风压高度变化系数μz除可按平坦地面的粗糙度类别由《建筑结构荷载规范:GB 50009—2012》的表8.2.1 确定外,地形条件的修正系数η 应按下列规定采用:对于与风向一致的谷口、山口,η可在1.20~1.50 选取。白蕉镇通常按照规范地面的粗糙度类别定为B类,但是建筑场地北边为空旷的400 m跑道的运动场,风速明显很大,北边地面的粗糙度类别也定为B类不合理。建设地点四周地形和建筑布局有较大差别时,没有采用有方向差别的地面粗糙度类别。工程设计人员往往容易忽略,导致结构计算时风荷载标准值偏低,易出现安全问题。

图3.5.1-1 建筑场地风环境

图3.5.1-2 屋面围护结构损坏严重

图3.5.1-3 檐口处钢屋面与砌体维护墙未封闭

(2)承重结构:基本完好。该建筑物网架杆件外观基本完好,未见明显变形,部分杆件出现锈蚀现象;网架螺栓球外观基本完好,未见明显松动及裂纹,部分螺栓球出现锈蚀现象;网架支座外观基本完好,未见明显松动及变形,部分支座出现锈蚀现象,见图3.5.1-2、3.5.1-7、3.5.1-9。

(3)墙体围护结构:纵向为钢筋混凝土排架柱+砌体结构,重量大、抗弯刚度大,能很好抵抗横向水平风荷载,横向端部圆弧山墙为钢筋混凝土柱+砌体结构,山墙的平面外刚度大,能很好抵抗山墙的纵向水平风荷载,墙体围护结构完好,见图3.5.1-4。

图3.5.1-4 屋面围护结构破坏

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图3.5.1-5 山墙端区压型钢板破坏

图3.5.1-6 檐口风荷载敏感区破坏

(4)屋面围护结构:网架结构屋面板围护结构与墙体围护结构之间没有采用封闭式设计,见图3.5.1-3,台风从屋面板围护结构与墙体围护结构之间孔洞灌入室内,风致内压瞬间增大,风致内压和外风压产生荷载效应叠加,加大了屋面负风压,导致网架结构屋面板围护结构被掀,见图3.5.1-2。圆弧山墙与屋面围护结构连接收口处属于风敏感区,负风压很大导致破坏严重,见图3.5.1-5。屋面围护结构檐口处属于风敏感区,而且檐口处有悬挑结构,负风压很大导致破坏严重,见图3.5.1-6。

(5)屋面围护结构的支承构件:根据图纸显示,网架结构檩条单向设置,间距为2.5 m,支承构件(檩条)数量偏少,屋面板跨度就会偏大,屋面板与檩条连接的自攻螺丝数量不足,抵抗风压能力降低,容易被揭开,见图3.5.1-7~图3.5.1-8。破坏形式是屋面板与檩条自攻螺丝连接处屋面板被脉动风压拉穿,自攻螺丝还残留在檩条上,见图3.5.1-9,网架结构屋面板围护结构缺损面积达70%。

图3.5.1-7 屋面檩条基本完好

图3.5.1-8 屋面檩条间距过大

图3.5.1-9 屋面板与檩条连接破坏

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