超高层建筑的结构抗风设计介绍

. 抗风设计

(1) 风力设计参数研究

一般超高层大楼的设计主要都是受到风力的控制，因此设计风力的条件影响结构设计的结果甚大，而由於本案为超高层大楼，除参考国内相关风力设计规范外，还委托加拿大 Rowan Williams Davies &Irwin Inc. (RWDI)研究大楼之风力设计载重，其设计风力之推导源於风洞试验。

(2)抗风设计标准

对於TAIPEI 101而言，建筑结构抗风设计的主要目的在满足日常使用者的的舒适度与强风作用下的结构安全，建筑规划设计阶段风除了考虑风力对结构体产生作用之外，同时必须针对建筑物完成后风力对周围环境与行人所造成的效应进行环境影响评估。本大楼结构之抗风设计标准如下:

结构物於半年回归期风速作用时，顶层办公室楼板所产生的加速度不逾5㎝/sec2，人员仍可照常办公无不舒适感。

当50年回归期风速之台风发生时，楼层之变位皆在法规允许范围内。

当100年回归期风速之台风发生时，结构体构件仍处於弹性阶段。对应於空旷地况之10公尺高度、10分钟平均风速为43.27 m/s，设计风力则由风洞试验而得。

建筑物要受到风荷载作用，外墙、窗户、屋面等均受到正负风压共同作用，如不考虑，可能在出现极端天气条件下，如强台风、龙卷风或短时强阵风时，出现屋面被风吹起来，墙被刮倒等问题。高层建筑的风振问题，150米以上的高层建筑基本都会进行风洞实验，在风的作用下房子会发生振动，严重时会感到头晕。所以建筑防风设计是考虑建筑安全、舒适度要求。

抗风设计是建筑设计里一个重要的范畴，它不仅包括结构抵抗风荷载的设计，还包括对风环境、污染扩散和烟囱效应等多个课题的研究，这里仅对抵抗风荷载部分进行讨论。高层建筑的风荷载包含三部分，平均风压产生的平均风力（静态荷载），脉动风压产生的随机脉动风力（动态荷载）；由于风致建筑物振动产生的惯性力（动态荷载）。高层建筑的动态荷载不容忽视，但要准确地确定风荷载，必须依靠风洞试验。据中国气象局介绍，玻璃中间部分较为脆弱，所以在玻璃窗贴上交叉的胶带，可以增加玻璃的韧度，降低玻璃振动的频率。这不但可以对抗较大的风压，也可以防止玻璃破裂时四溅伤人。最好使用黄色封箱带以对角线交叉或米字型的贴在窗户内侧，并且最好贴到窗框之外，让玻璃中心有较佳的支撑点。对于保温层的抗风压，朗绿的工程师表示：“关于保温的抗风压的问题，可以从两个方面来解释，第一点，外保温的系统构造是保温板通过水泥基粘结剂和断热锚栓复合固定在基层墙体上的，水泥基的粘结剂和锚栓的数量是要经过抗风压的计算以及抗震设计的。第二点，外保温在选择保温材料的时候，要求保温材料的抗拉强度要达到 0.1 Mpa,保温材料本身也要达到一定强度，如果建筑超过 100 米，在台风区域就要考虑内保温和自保温系统了，例如在我国的华南，就是自保温和外保温系统为主。”结构抗风设计主要分为建筑表面维护结构的抗风设计和主体结构的抗风设计两方面。在表面维护结构的抗风设计方面，主要是指建筑外表面的围挡物品，如门、窗、外墙等。对于现代超高层建筑来说，最主要的围护结构就是玻璃幕墙。这部分的抗风设计比较简单，主要是通过风洞试验测出其表面风压系数或体型系数，从而计算出作用在维护结构上的风压。通过这些得到的风压便可以对维护结构进行设计。国家标准中对玻璃幕墙设计标准，高楼层的窗户必须安装钢化玻璃，钢化玻璃的强度可以有效抵抗台风，承受风压的上限值为12级台风

风压对建筑的作用力主要是在水平方向，而地震产生的地震波对建筑的水平和垂直方向都有作用力。

高层建筑抗风压设计主要是通过建筑形体来减小风压，结构设计根据高层建筑的高度来计算最大风力产生的扭矩来计算建筑柱子和梁板的受力。

高层建筑抗震设计主要是结构专业，根据建筑所在区域位置，根据所在组别的不同采用不同的抗震设防烈度来增大建筑的抵抗外力的能力。

根据《建筑抗风设计规范》第六章：“一般对9层以下（含9层）建筑，抗风压性应满足3级要求。”其中，9层以下（含9层）包括小高层和高层，所以，9层以下（包括小高层和高层）建筑可以满足3级抗风压性要求。

台风来了会把房子弄塌。

台风一般在沿海地区肆虐，在进入城市之后，一般会受到很大的耗损。但是如果是超强台风，进入城市后，仍然会对三类建筑造成很大的威胁：

1、超高建筑

这些高层建筑虽然都做过抗风设计，但是这些超高建筑一般都有玻璃幕墙，在台风来临之后，这些玻璃幕墙会成为建筑下过往行人的隐形杀手。塔围结构的输电设施等，由于不像建筑物那样“坚强”，这些塔围结构会在台风中受损。

2、老式建筑

没做过抗风设计的老式建筑也容易受到台风的破坏。总的来说大多数房屋都是能够防台风的，在台风来时，大家大可以安心在屋内躲着。河南作为内陆地区，受台风威胁较小，但在选房，买房时，也要考虑大风，暴雨、内涝等极端恶劣天气的威胁。

买房时一定要注意以下这几点：

1、在地势较高的小区

地势高低直接影响到房屋会不会被大雨淹没。一般来说，由于雨水由高往低流的趋势，地势低的地方肯定被淹没的速度比较快。所以如果住在海边，买房时最好还是选择在地势较高的小区。

2、选择资质较好的开发商

其实台风威胁最大的并不是高楼大厦，而是一些私建和违建的房屋设施，建筑质量的好坏跟开发商也有一定的关系。

目前国家对于各地的建筑抗风设计是因地制宜，全国根据不同地区划分有不同的标准，沿海多台风地区标准高，而内地少台风地区较低。

一般具有一级开发资质的开发商，会邀请建筑方面的专家来鉴别房屋的整体质量，甚至连地下车库都会一起鉴定。

3、防水、排水系统要完善

暴雨必然会带来积水等问题，所以房屋最好能防水、排水系统也要考虑进去。所以在买房时最好要考察下小区的公共设施。比如小区道路环境是否良好，是否会因为夏季的特殊天气带来雨水难排等情况，尤其是一些阁楼楼顶以及雨水管道是否完好、畅通等，以免雨水渗入屋内。除此之外，小区地下室、地下车库等设施是否积水，也需要重点关注。