风荷载与哪些因素有关:外形会直接改变风的作用效果

风荷载与哪些因素有关:外形会直接改变风的作用效果

之前跟着现场去复核一个构筑物的测算,才认真琢磨风荷载与哪些因素有关,那天在平台上站了很久,风裹着沙尘往脸上拍,图纸上的数值和现场直观的感受完全对不上,算出来的结果总差一截,一开始只以为是风速取值的问题,改了两次参数,偏差还是消不掉。

最先留意到的是建筑物本身的样子,同一个位置,一块平整的墙板和带突出挑檐的构件,受风的差别很大。棱角多的地方气流会被强行分开,在背面形成漩涡,吸力会往上走,圆弧过渡的表面就顺滑很多,气流贴着表面走,产生的拉扯力要弱一些。旁边同期做的两个小构架,高度差不多,离地距离一样,只是一个边角做了直角,一个磨成圆角,后期采集的简易观测数据,波动幅度差出不少,那时候才意识到外形会直接改变风的作用效果。

场地的开阔程度也不能忽略。四面都是空地的地方,风没有东西挡,一路直着吹过来,能量损耗很小。挨着成片楼房或者山坡的位置,气流会被抬升、挤压,局部风速反而比开阔地更高,也有的地方被遮挡,长时间处在弱风区。同一个片区,前一排建筑的尾流,会落到后排结构上,不是简单的减弱,风向乱起来之后,受力方向会来回变,不是单一方向的推力。

高度是绕不开的一项。离地面越近,地面、杂草、墙体摩擦消耗气流,风速偏低,越往上,摩擦影响变小,风速慢慢抬升。之前算低层附属构件的时候,随便拿了高处的风速值套进去,算出来的荷载偏大,核对的时候才发现,不同高度的风速变化不是线性往上加,底层和几十米高的位置,梯度差的很明显。

还有风向。

很多人习惯拿常年主导风向去算,但是偶尔的斜向来风,会同时在两个立面产生作用力,组合起来的效应,有时候比正对着吹更麻烦。图纸上一般取几个控制风向,可现场的风不会老老实实按选定方向来,阵风的冲击也和平稳持续的风不一样,阵风有突然的脉冲,瞬时的作用力会高出平均风一截,这一块在测算的时候会单独乘一个系数,我之前嫌麻烦,直接忽略了阵风放大的影响,结果数值偏保守,也有别的同行图省事,直接取平均风速,反而低估风险。

这只是我的个人感受,不是标准答案。我只是跟着项目断断续续接触过几次,没有系统吃透整套规范,很多细节是现场对比看出来的,不能拿去直接替代正式的结构计算。

结构自身的体型大小也有影响,体量很长、很宽的构件,气流沿着表面流动的路径更长,压力分布不均匀,一端受压,另一端可能受吸。细长的杆件和大块的实心墙面,风的传递方式完全两样,杆件更容易出现涡旋脱落,会带来周期性的震动,这个震动叠加起来,危害有时候比静态风压更大。

那天傍晚收工的时候,天色已经发灰,收拾图纸的时候,翻到之前改了好几版的计算表,上面划满了铅笔印。其实到最后也没法把所有细碎影响全部算干净,气流本身就很不稳定,我们能做到的,只是抓住几个影响最重的条件去估,剩下那些细碎的扰动,只能靠预留余量去兜住。

下班路上,风慢慢小下去,脑子里还在想,同样一阵风,落在不一样的东西上面,完全是两回事。