建筑幕墻風(fēng)荷載取值的再討論

1、建筑幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載取值的再討論建筑幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載是玻璃幕墻設(shè)計(jì)諸荷載(作用)中最重要的一項(xiàng)。它的取值直接影響玻璃幕墻的安全，尤其是體型復(fù)雜的高層建筑玻璃幕墻的設(shè)計(jì)風(fēng)荷載更要慎重采用?！恫Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范》JGJ1022003指出，“經(jīng)驗(yàn)表明，玻璃幕墻的設(shè)計(jì)主要取決于風(fēng)荷載作用，對于體型復(fù)雜的幕墻工程或房屋高度較高（比如超過200m）的幕墻工程，應(yīng)確保風(fēng)荷載作用下的可靠性”，“一般情況下，對幕墻起控制作用的是風(fēng)荷載。幕墻面板本身必須具有

2、足夠的承載能力，避免在風(fēng)荷載作用下破碎。我國沿海地區(qū)經(jīng)常受臺風(fēng)的襲擊，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮有足夠的抗風(fēng)能力?！辫b于設(shè)計(jì)風(fēng)荷載對玻璃幕墻設(shè)計(jì)的重要性，在臺風(fēng)過后，不少地區(qū)對臺風(fēng)給玻璃幕墻的影響進(jìn)行了調(diào)查和分析，也有不少學(xué)者對玻璃幕墻進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)和風(fēng)力測試分析，提出了很多論文和報(bào)告，這些論文和報(bào)告對完善玻璃幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載起極大作用，但也有些問題需要進(jìn)一步探討，現(xiàn)提出以下幾個(gè)問題和全國同行們討論。一玻璃幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載計(jì)算中，基本風(fēng)壓是取50年一遇的

3、基本風(fēng)壓，還是要提高到取100年的基本風(fēng)壓值。GB50009指出：“對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其重要性與主體結(jié)構(gòu)相比要低些，仍可取50年一遇的基本風(fēng)壓。”現(xiàn)在有些地方建設(shè)部門，以廈門9914號臺風(fēng)、浙江2005年云娜臺風(fēng)的瞬時(shí)風(fēng)速為由，提出要改取100年一遇的基本風(fēng)壓。這是由于當(dāng)?shù)匦侣剢挝徽`導(dǎo)的結(jié)果，廈門9914號臺風(fēng)陣風(fēng)風(fēng)速46米秒，按廈門1958年~1961年221次風(fēng)過程統(tǒng)計(jì)分析，瞬時(shí)風(fēng)速為10分鐘平均風(fēng)速的1.45倍，按此折算10分鐘平均風(fēng)

4、速為31.72米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風(fēng)速為30.67米秒），為11級風(fēng)（風(fēng)速28.5~32.6米秒），不是14級風(fēng)（風(fēng)的等級表只有0~12級，12級為風(fēng)速＞32.6米秒，沒有14級風(fēng)），按廈門基本風(fēng)壓0.80kNm2折算風(fēng)速為35.78米秒，即廈門9914號臺風(fēng)遠(yuǎn)未達(dá)到廈門50年一遇的基本風(fēng)壓；2005年云娜臺風(fēng)，溫州陣風(fēng)風(fēng)速36.9米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風(fēng)速為24.6米秒），為10級風(fēng)（風(fēng)速

5、24.5~28.4米秒）未達(dá)到其50年一遇的基本風(fēng)壓0.60kNm2（折算基本風(fēng)速31米秒）；下大陳陣風(fēng)風(fēng)速58.7米秒（按全世界平均值1.5倍折算10分鐘平均風(fēng)速為39.13米秒），為12級風(fēng)（風(fēng)速≥32.6米秒）但未達(dá)到其50年一遇的基本風(fēng)壓1.4kNm2（折算基本風(fēng)速47.33米秒）。說明玻璃幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載取50年一遇的基本風(fēng)壓計(jì)算是可行的。二怎樣評價(jià)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告?！恫Ａ粔こ碳夹g(shù)規(guī)范》JG1022003規(guī)定：“玻璃幕墻的風(fēng)荷載

6、標(biāo)準(zhǔn)值可按風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果確定；玻璃幕墻高度大于200m或體型、風(fēng)荷載環(huán)境復(fù)雜時(shí)，宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載?！庇械恼撐奶岢觯骸帮L(fēng)洞試驗(yàn)值比規(guī)范更精確”?！帮L(fēng)洞試驗(yàn)之所以精確，因?yàn)樗嬲M表現(xiàn)出了風(fēng)對于不同建筑物的影響”。上海中心“由國際著名風(fēng)工程專家主持邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)室完成的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)翔實(shí)，方法可靠，結(jié)論合理。”這些論點(diǎn)值得商榷。我們要認(rèn)識到，風(fēng)洞不能自動(dòng)創(chuàng)造某建筑物所在地點(diǎn)的風(fēng)環(huán)境，并得出建筑物表面各處風(fēng)荷載。建筑物所在地區(qū)的

7、風(fēng)速是通過風(fēng)速儀等儀器長期觀測紀(jì)錄、并經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析得出的；對風(fēng)剖面還要用高桅塔或高空氣球來測得不同高度風(fēng)速后進(jìn)行數(shù)理分析、回歸成公式來表述。因此不是風(fēng)洞創(chuàng)造預(yù)定的風(fēng)環(huán)境，而是人根據(jù)長期觀測資料的分析結(jié)果確定風(fēng)環(huán)境有關(guān)參數(shù)，風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)在風(fēng)洞中摸擬大風(fēng)邊界層流場，風(fēng)洞中摸擬的風(fēng)環(huán)境與再現(xiàn)的預(yù)計(jì)風(fēng)環(huán)境近似程度完全取決于人對風(fēng)環(huán)境有關(guān)參數(shù)的理解和運(yùn)用。如果風(fēng)環(huán)境參數(shù)選擇不當(dāng)，則模擬的風(fēng)環(huán)境與預(yù)定情況大相徑庭。同時(shí)還要指出風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果主要是體

8、型系數(shù)—來流風(fēng)壓與建筑表面實(shí)際（壓）吸力的比值，也有的風(fēng)洞試驗(yàn)可在風(fēng)洞中的各高度調(diào)整風(fēng)速來測得不同高度的壓力系數(shù)(即體型系數(shù)與風(fēng)壓高度變化系數(shù)近似乘積)，各處的風(fēng)荷載是將測點(diǎn)的壓力系數(shù)乘以風(fēng)洞對應(yīng)點(diǎn)風(fēng)速換算成實(shí)際風(fēng)環(huán)境中風(fēng)速計(jì)算出來的風(fēng)壓，即風(fēng)荷載是計(jì)算值，而不是直接從風(fēng)洞試驗(yàn)中得到，在計(jì)算中采用的風(fēng)環(huán)境計(jì)算參數(shù)取值直接影響風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)果。上海中心風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告中“對上海風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究后，在其風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告所選用的梯度風(fēng)風(fēng)壓為1.5KPa。

9、這與按規(guī)范GB50009中上海地區(qū)50年回歸期基本風(fēng)壓0.55KPa，并經(jīng)風(fēng)壓風(fēng)速轉(zhuǎn)換后利用規(guī)范公式7.6.22推導(dǎo)的結(jié)果比較，的梯度風(fēng)風(fēng)壓結(jié)論介于地粗面糙度A類B類之間，而不是通常認(rèn)為的陸家嘴地區(qū)為地粗面糙度C類?！鄙虾５貐^(qū)基本風(fēng)壓0.55KPa是根據(jù)上海氣象臺歷年（50年以上）來的最大風(fēng)速記錄，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析確定的（規(guī)范對梯度風(fēng)高度分別規(guī)定為體干擾影響下的氣流特性與單體有很大差別，其風(fēng)壓分布復(fù)雜多變，而我國現(xiàn)行規(guī)范未考慮群體干擾的影響因

10、素，這些分布規(guī)律在荷載規(guī)范風(fēng)荷載體型系數(shù)表中是查不到的，需要通過風(fēng)洞試驗(yàn)來驗(yàn)證和確定。必須指出風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，群體干擾效應(yīng)必須采用最不利組合，例如上海中銀（浦東國際金融）大廈風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了有或無交銀大廈的對比試驗(yàn)，無交銀大廈時(shí)北面鄰緊交銀大廈大面上風(fēng)壓有所增大，有交銀大廈時(shí)，由于交銀大廈的存在，143米近邊緣處局部風(fēng)壓系數(shù)增大近4倍。因此，風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)，不僅要考慮現(xiàn)有建筑布局，而且要考慮將來建筑布局變化后的不利影響，取最不利組合。三怎樣理

11、解和執(zhí)行強(qiáng)制性條文。2000年8月25日建設(shè)部第81號令發(fā)布了《實(shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定》，《實(shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定》進(jìn)一步明確了工程建設(shè)中兩類不同標(biāo)準(zhǔn)的屬性，即強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的必須執(zhí)行的原則和推薦性標(biāo)準(zhǔn)自愿采用的的原則。建筑工程質(zhì)量管理采取技術(shù)法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相結(jié)合的管理體制，技術(shù)法規(guī)是強(qiáng)制性的，是把那些涉及建設(shè)工程安全、人體健康、環(huán)境保護(hù)和公共利益的技術(shù)要求用法規(guī)形式規(guī)定下來，嚴(yán)格貫沏在工程建設(shè)中，不執(zhí)行技術(shù)法規(guī)就是違法，就

12、要受到處罰。而技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)除了被技術(shù)法規(guī)引用部份以外，都是自愿采用的，可由雙方在合同中約定?！督ㄔO(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》將強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)與法律、法規(guī)并列起來，使得強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)效上與法律、法規(guī)等同，從而確定了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)具有法規(guī)文件的屬性，也就是說強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)本身雖然不是法規(guī)，但《建設(shè)工程質(zhì)量管理?xiàng)l例》中給予明確了法規(guī)的性質(zhì)?！秾?shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定》第三條指出“工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)是指直接涉及工程質(zhì)量、安全、衛(wèi)生及環(huán)境保護(hù)方面的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性

13、條文?！薄督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009第7.1.1條關(guān)于風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的規(guī)定是強(qiáng)制性條文，必須執(zhí)行，不執(zhí)行就是違法。如果風(fēng)洞試驗(yàn)屬于新技術(shù)、新工藝、新材料，應(yīng)按建設(shè)部《實(shí)施工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督規(guī)定》第三條規(guī)定：“工程建設(shè)中擬采用的新技術(shù)、新工藝、新材料，不符合現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)由擬采用單位提請建設(shè)單位組織專題論證，報(bào)批準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)行政主管部門或國務(wù)院有關(guān)主管部門審定。工程建設(shè)中采用國際標(biāo)準(zhǔn)或國外標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定的，建設(shè)

14、單位應(yīng)當(dāng)向國務(wù)院建設(shè)行政主管部門或國務(wù)院有關(guān)行政主管部門備案?！鄙鲜鲆?guī)定分出了兩個(gè)層次的界限：A.不符合現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的；B.現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定的。這兩種的情況是不一樣的，對于新技術(shù)、新工藝、新材料不符合現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，是指現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)有明確的規(guī)定或限制，而新技術(shù)、新工藝、新材料達(dá)不到這些要求或者超過其限制條件，則受《規(guī)定》的約束；對于國際標(biāo)準(zhǔn)或國外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，采納時(shí)應(yīng)當(dāng)辦理備案程序，責(zé)任由

15、采納單位負(fù)責(zé)。但是如果國際標(biāo)準(zhǔn)或者國外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定不符合現(xiàn)行強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，則不允許采用。這時(shí)，國際標(biāo)準(zhǔn)或者國外標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定屬于新藝術(shù)、新工藝、新材料的范疇，則應(yīng)按照新技術(shù)、新工藝、新材料的規(guī)定進(jìn)行審批。建設(shè)部第278號公告規(guī)定了《采用不符合工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的新技術(shù)、新工藝、新材料核準(zhǔn)》的行政許可條件、申請材料目錄、行政許可程序等有關(guān)事項(xiàng)，并規(guī)定行政許可辦理機(jī)構(gòu)為建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額司。四關(guān)于雙層幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載取值。對于雙層幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載取值，

16、有的學(xué)者曾提出，幕墻設(shè)計(jì)風(fēng)荷載取陣風(fēng)（3秒）風(fēng)速計(jì)算的風(fēng)荷載，作用在外層幕墻的風(fēng)，通過進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入熱通道，由于進(jìn)風(fēng)口的阻力，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口距離不同及進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口風(fēng)壓有差異，3秒鐘時(shí)間來流風(fēng)不會充滿熱通道，內(nèi)層幕墻受到的風(fēng)壓約為外層幕墻的70%~80%，而當(dāng)風(fēng)吸力時(shí)，內(nèi)層幕墻受到的風(fēng)吸力也約為外層幕墻的60%~70%。現(xiàn)在有若干‘風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告’報(bào)告，采樣時(shí)間15秒，外層幕墻的內(nèi)側(cè)面壓力和內(nèi)層幕墻的外側(cè)面壓力幾乎相等，當(dāng)通風(fēng)口全部打開時(shí)，內(nèi)