房屋建筑体型设计原则与抗风概念

房屋建筑作为地面上的钝体，台风经过时在钝体侧面产生钝体绕流，在迎风面产生剧烈的分离，绕流在屋面的下游区产生再附，分离区的高湍流产生旋涡，当尾流旋涡脱落时产生很大的负风压，因此房屋建筑的气动外形对风荷载体型系数产生重要影响。设计方案阶段，勘察了现场之后，应进行设计方案合理优化，优化房屋建筑体型对于增强建筑物的抗风性能具有十分重要的作用。房屋的长宽比、高宽比、总高度及屋面形式、坡度等均对主体结构的风荷载响应或围护结构局部风荷载体型系数有较大的影响。房屋结构的平、立面布置宜简单、规则、对称，建筑质量和刚度变化宜均匀，楼层不应错层，减少凸出外墙的构件，尽量不使用风荷载效应较大的大悬挑构件。

对于高层建筑，立面上的围护结构风荷载一般以负压为主，最大负压绝对值大于最大正压。立面上的最不利正风压系数在风向正对测点处，其大小不受围护结构的局部外形特征影响。立面上最不利负风压系数通常在尾流，大小与所在位置处建筑的局部外形特征而变化，弧形立面上的负压绝对值大，而平直立面上的负压绝对值相对较小，见本书5.3.2小节斗门区NH世纪城小区，高层建筑圆弧玻璃损坏案例。在城市中密集的高层建筑群，风场环境复杂，由于相邻建筑物之间的流场干扰，旋涡聚集，受扰高层建筑的风荷载与风振响应与单体相比有较大的变化。建筑群体间风力相互干扰的效应和建筑群间形成的狭管效应，某些情况下可能大大超过单体的情况，引起抗风设计中的安全问题，见本书5.4.2小节珠海横琴南方JRCM大厦玻璃幕墙风致碎片撞击破坏案例。

低矮村镇房屋纵、横墙的布置宜均匀对称，刚度分布均匀，竖向应上下连续，纵墙宜避免断开和转折。对于常用的坡屋面，坡度较小的四坡屋面总的来说比双坡屋面所受的风荷载体型系数要小，而采用双坡屋面时，则坡度为25o～30o的双坡屋面整体的负风压最小。应尽量采用重量大的现浇钢筋混凝土平屋面或坡屋面，最小板厚不宜小于100 mm，并对屋脊、斜脊、屋檐等风敏感区域应采取恰当的局部加强措施。据相关研究表明屋面600 mm高女儿墙的设置可以明显地降低峰值负风压，降低幅度约55 %，角部加高的女儿墙比相对等高的多降低约10 %。

对于大跨度屋面结构，在风荷载作用下的动态风振响应是一个十分复杂的问题。大跨度屋面相对于建筑物主体结构来说柔度较大，容易产生弹性风致振动，同时建筑物内压紊流引起的屋面振动也不可忽视。强台风引起的强大负风压及其脉动效应和因大跨度屋面结构的柔性而引起的风振等导致屋面围护结构风致破坏。本书3.11.2小节香洲区的珠海KA工程（一标段）、3.11.6小节金湾区的珠海HZ中心8号旧馆破坏案例属于大跨度屋面围护结构风致破坏。在屋盖结构选型时，宜采用对风荷载有利的形式，避免采用局部风压过大和悬挑长度过大的屋盖结构的几何体型，本书3.11.4小节香洲区的珠海国际ZL中心悬挑长度过大，风灾易损。

高层建筑、大跨度屋面结构应采用气动稳定性好的结构外形，对于超过限度的风致振动，可以采用气动措施或机械措施来控制。气动措施是通过增加外部的气动装置或改变结构外形或部分构件的外形，来改变结构周边气流的流动特征，提高抗风性能。机械措施是通过改变结构的质量、刚度、阻尼从而降低风振响应。

风荷载体型系数应符合下列规定：

（1）建筑物的体型与现行国家标准《建筑结构荷载规范：GB 50009—2012》中的第8.3.1条规定类似时，风荷载体型系数可按照条文确定。

（2）建筑物的体型与现行广东省标准《建筑结构荷载规范：DBJ 15-101—2014》中的第7.3.1条规定类似时，风荷载体型系数可按照条文确定。

（3）门式刚架轻型房屋钢结构项目的体型与现行《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范：GB 51022—2015》［15］中的第4.2.2条规定类似时，风荷载体型系数可按照条文确定，国标荷载规范与门规要求的局部体型系数取值存在不一致，且大小不一，应按两本规范分别计算取荷载效应的大值。(https://www.xing528.com)

（4）高层建筑的体型与现行行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3—2010》［16］中的第4.2.3条规定类似时，风荷载体型系数可按照条文确定。

（5）房屋和构筑物与（1）～（4）中的体型不同时，可按有关资料采用；当无资料时，宜由风洞试验确定。

（6）房屋高度大于200 m或有下列情况之一时，宜进行风洞试验判断确定建筑物的风荷载：①平面形状或立面形状复杂；②立面开洞或连体建筑；③周围地形和环境较复杂。

（7）体型复杂跨度大于100 m的屋盖结构，应由风洞试验确定。

（8）当多栋或群集的高层建筑相互间距较近时，宜考虑风力相互干扰的群体效应。一般可将单栋建筑的体型系数乘以相互干扰增大系数，该系数可参考类似条件的试验资料确定，必要时宜通过风洞试验确定。

（9）设计高层建筑的幕墙结构时，风荷载应按国家现行标准《建筑结构荷载规范：GB 50009—2012》《玻璃幕墙工程技术规范：JGJ 102—2016》《金属与石材幕墙工程技术规范：JGJ 133—2001》的有关规定采用，玻璃幕墙高度大于200 m或体型、风荷载环境复杂时，宜进行风洞试验确定风荷载。

（10）对檐口、雨篷、外天沟、遮阳板等应进行抗上浮验算，计算上浮的局部风压体型系数取2.0。女儿墙应按围护结构进行抗风计算，风压体型系数取1.3，阵风系数取1.9。