風(fēng)荷載與高層建筑體型設(shè)計

1、風(fēng)荷載與高層建筑體型設(shè)計05110431張毛05110434李祥萊05110432夏聘05110411張雷盤點中國外型最奇特的建筑央視“大褲衩”央視辦公樓位于北京市朝陽區(qū)中央商務(wù)區(qū)(CBD)核心地帶。其兩棟主樓分別為52層、高234米和44層、高194米，并由懸臂鋼結(jié)構(gòu)連接，總建筑面積495900平方米，預(yù)算55億。由于其外形，被人民調(diào)侃為“大褲衩”。盤點中國外型最奇特的建筑蘇州“秋褲”位于蘇州金雞湖畔的高樓“東方之門”，有網(wǎng)友稱“東方之門”的造型像一條秋褲或者低腰牛仔褲，也有網(wǎng)友表示，有了“東方之門”，北京的央視新大樓不再寂寞。除“世界第一門”外，東方之門將創(chuàng)下“中國第一大高樓”、“中國結(jié)構(gòu)

2、最復(fù)雜的超高層建筑”、“中國單位用鋼量最大的建筑”、“中國最高的蘇式園林”、“中國最深的私家酒窖”、“中國最高的過街天河”等七項全國之最。盤點中國外型最奇特的建筑杭州的“比基尼”大樓杭州比基尼大樓的橫空出世，由于形狀特殊，被網(wǎng)友戲稱為杭州的比基尼大樓，其形狀雷人。這座“比基尼”大樓，實為杭州奧體博覽城體育館與游泳館效果圖。杭州奧體博覽城，位于錢塘江以南蕭山區(qū)與高新區(qū)(濱江)交界、錢塘江與七甲河交匯之處，規(guī)劃總用地面積約584.04公頃。在主場館設(shè)計上，杭州市委、市政府極力主張要有獨特性、唯一性、差異性，體現(xiàn)時代特征、杭州特色、錢江特點。盤點中國外型最奇特的建筑北京奧林匹克公園瞭望塔北京奧林匹克

3、公園瞭望塔工程是位于北京中軸線上的新地標，意為“生命之樹”，成為北京城市景觀又一地標建筑。這一周，這個塔很熱，因為這是城市“雷人”建筑的最新代表。網(wǎng)友吐槽說像極五顆大釘子，被戲稱北京“最牛釘子戶”。盤點中國外型最奇特的建筑方圓大廈形似“古錢幣”遼寧省沈陽市民眾近日在網(wǎng)絡(luò)上投票評選城市最美與最丑建筑，投票結(jié)果顯示，方圓大廈“穩(wěn)居”最丑榜單前列。這座以古錢幣為造型的沈陽地標建筑，今年曾連續(xù)兩次入圍世界最丑建筑之列。盤點中國外型最奇特的建筑浙江 “馬桶蓋”因被網(wǎng)友調(diào)侃外形酷似立起來的“馬桶蓋”，浙江湖州喜來登溫泉度假酒店走紅網(wǎng)絡(luò)。據(jù)悉，這座國內(nèi)首家水上白金七星級酒店，位于太湖南岸，是浙江湖州“世界第

4、九灣”的標志性建筑。在旅游熱的今天，以怪異奇特外形的酒店吸引旅游者，是今中國旅游點的一大特色。今天就盤點一下國內(nèi)的七星級酒店，看看他們傳奇而神秘的芳容。盤點中國外型最奇特的建筑貴州湄潭縣 “茶壺”該壺系由湄潭縣大川商貿(mào)公司投資2500萬興建。該建筑總占地面積6萬多平方米，總建筑面積5000平方米。壺高73.8米，體積為28360.23立方米。該壺共分為兩大區(qū)，即商貿(mào)區(qū)和陳列館。盤點中國外型最奇特的建筑北京天子大酒店天子大酒店坐落在北京東燕郊經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，京哈高速臨門而過，距市中心30公里車程，是昔日皇帝東巡時的御駕行宮。大酒店的外形是彩塑福祿壽三星像，高41.6米，形象逼真。據(jù)了解，天子大酒店的

5、設(shè)計師來自北京林業(yè)大學(xué)深圳分院，但是如此“具象”的建筑理念卻來自發(fā)展商。盤點中國外型最奇特的建筑淮南乒乓球大廈(規(guī)劃中)乒乓球大廈高150米、預(yù)計投資3億元，將座落于安徽淮南占地1000畝、預(yù)計總投資達18億元的淮南奧林匹克公園之內(nèi)。乒乓球大廈分為三部分：處于上方的拍柄部分將被建成觀光層;中部寬闊的拍身將建成賓館客房;下端的球體建筑將被建成會議中心。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往水平荷載起決定性作用，隨著建筑層數(shù)的增多、高度的增加，風(fēng)荷載與地震作用更加成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。而風(fēng)荷載的強弱既取決于其自然特性，又與建筑的體型特征密切相關(guān)。風(fēng)荷載基本特性 風(fēng)的形成是空氣流動的結(jié)果，是氣壓分布不均勻所引起

6、的，隨著建筑高度的增加，風(fēng)速會產(chǎn)生變化，水平荷載所造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力與建筑高度的二次方成正比（見圖1） 氣流遇到建筑物時, 在建筑物表面上產(chǎn)生壓力或吸力,即形成風(fēng)荷載, 其大小主要與近地風(fēng)的性質(zhì)、風(fēng)速、風(fēng)向有關(guān),也與建筑的高度、形狀和地表面狀況有關(guān)。 Wk=BzMsMzWo 基本風(fēng)壓值，風(fēng)壓高度變化系數(shù)，風(fēng)荷載體型系數(shù)，風(fēng)振系數(shù)高層建筑結(jié)構(gòu)特征分析 在高層及超高層建筑設(shè)計中,側(cè)向剛度是主要考慮的因素,能準確判斷建筑側(cè)向剛度的參數(shù)為水平位移指標, 即建筑頂端最大位移與建筑總高度之比, 因此建立水平位移指標的限值是一個重要的設(shè)計規(guī)定。 高層建筑所受風(fēng)荷載呈倒三角形分布，其剪力則呈正三角形分布，因此，為

7、抵抗風(fēng)荷載所需要的結(jié)構(gòu)剛度宜為下大上小漸變分布（見圖2）風(fēng)對建筑的作用效應(yīng)剖析1 風(fēng)效應(yīng)在風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力含有順風(fēng)力、橫風(fēng)力和扭力矩三種(見圖4)。順風(fēng)力是結(jié)構(gòu)抗風(fēng)工程中的必須考慮的效應(yīng), 在一般情況下起主要作用。橫風(fēng)力及共振是在橫風(fēng)力作用下,由于空氣的粘性和流速,在結(jié)構(gòu)的尾部會產(chǎn)生流體旋渦脫落。當風(fēng)速達到某一臨界值時, 結(jié)構(gòu)運動會無限制地增大, 產(chǎn)生空氣動力失穩(wěn)。風(fēng)對建筑的作用效應(yīng)剖析 2 建筑體型與風(fēng)作用尾流效應(yīng)：被吸入建筑物背風(fēng)面真空區(qū)形成強烈下旋氣流。狹管效應(yīng)：建筑物緊密相依造成狹長空間，主導(dǎo)風(fēng)通過，氣流瞬間增強。角落效應(yīng)：建筑角落部分形成猛烈氣流。漏斗效應(yīng):當風(fēng)從建筑間距較大的地

8、方流到間距較小的地方時，風(fēng)速加大，類似水流過漏斗。設(shè)計中應(yīng)選擇合理的體型組合，以減小風(fēng)效應(yīng)的影響。風(fēng)對建筑的作用效應(yīng)剖析 3 建筑平面與風(fēng)作用建筑平面對風(fēng)荷載的反應(yīng)表現(xiàn)兩個方面：一是在由于體型系數(shù)不同而產(chǎn)生的風(fēng)壓不同（見圖6）；二是由于扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。正多邊形平面：在風(fēng)荷載作用下，體型系數(shù)為0.8+1.2/n-2，其中n 為邊數(shù)，可見邊數(shù)越多風(fēng)壓越小。由于正多邊形為多向?qū)ΨQ，其扭轉(zhuǎn)效應(yīng)很小，應(yīng)力集中現(xiàn)象較弱。異形平面：其開口方向與主導(dǎo)風(fēng)向的關(guān)系決定著體型系數(shù)和風(fēng)壓的大小，凹形開口正對風(fēng)向時會產(chǎn)生較大的風(fēng)壓。同時，不對稱的復(fù)雜平面在水平風(fēng)荷載作用下容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)和應(yīng)力集中現(xiàn)象，不利于結(jié)構(gòu)

9、抗側(cè)移設(shè)計。高層建筑體型設(shè)計方法1 平面設(shè)計流線形平面：圓形、橢圓形等流線形平面，其順風(fēng)力和扭力矩都比較小，可比矩形平面減少20%-40%的風(fēng)荷載，宜為高層建筑抗風(fēng)設(shè)計的優(yōu)選平面。正多邊平面：正多邊形平面體型系數(shù)小、多向?qū)ΨQ，順風(fēng)力、橫風(fēng)力差別不大，扭力矩影響很小。對于平面轉(zhuǎn)角尤其是具有銳角的三角形等，可采用切角處理以減小角落效應(yīng)和應(yīng)力集中現(xiàn)象，可為高層建筑抗風(fēng)設(shè)計的常用平面。復(fù)雜平面：由于高層建筑功能的復(fù)雜性及相關(guān)諸多影響因素，往往不能僅僅使用簡單的流線形或正多邊平面。L、T、H、Y、十及槽形等平面形狀亦為常用，此時，平面設(shè)計的關(guān)鍵是要結(jié)合風(fēng)向控制平面突出長度并選擇有利于減小體型系數(shù)的朝向。

10、高層建筑體型設(shè)計方法2 型體設(shè)計選擇錐狀型體：上小下大的錐體和臺體有利于避免最大風(fēng)荷載并減小建筑受風(fēng)面積（見圖7），可以有效減小傾覆力矩。同時，高層建筑外柱傾斜可以增大抗推剛度，產(chǎn)生反向水平分力，可使側(cè)移減少10%-50%?？刂企w型比例：建筑的三維比例對背風(fēng)渦流區(qū)及風(fēng)壓分布有著較大影響（見圖8），分析可得高層建筑長度L、寬度B、高度H 之間有利于結(jié)構(gòu)抗風(fēng)的比例宜為：H/B 適宜34 不大于6，L/B 適宜23，不大于4。高層建筑體型設(shè)計方法3 剛度設(shè)計提高抗側(cè)剛度：高層結(jié)構(gòu)除了要保證足夠的抗側(cè)剛度外，其剛度宜為下大上小、漸變分布，這可以通過建筑體型和內(nèi)部抗側(cè)結(jié)構(gòu)的剛度分布來實現(xiàn)。并聯(lián)高層樓群：每一個獨立的高層建筑如同獨立的懸臂結(jié)構(gòu)，當建筑高度較大時要滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度則有難度。可將單體高層建筑頂部利用立體桁架或連接體建筑連為并聯(lián)高樓群（見圖9），其頂點側(cè)移可減為獨立懸臂結(jié)構(gòu)的1/4 左右。高層建筑體型設(shè)計方法4 泄風(fēng)設(shè)計樓身泄風(fēng)：可利用設(shè)備層或結(jié)合中庭透空，結(jié)合周邊風(fēng)環(huán)境特征，在樓身的合理高度處設(shè)置泄風(fēng)開口(見圖10)。底部泄風(fēng)：在高層底部設(shè)置裙房或者近地面設(shè)置挑棚等，以減弱下沉渦流對地面的影響。泄風(fēng)發(fā)電：利用高層建筑泄風(fēng)開口或建筑群間各種局部強風(fēng)效應(yīng)，設(shè)計風(fēng)