2016广西地区风灾调查成果

1、指导老师：孙凌云小组成员：邓维、金诚、陈炫屹、包凯中、刘远燊风灾，是指因暴风、台风或飓风过境而造成的灾害。众所周知，广西北部 湾沿海地区每年台风对建筑结构、渔业、树木、基础设施、电力设施等造成极大 的破坏，经济财产损失惨重，严重影响了人们的生产、生活。风荷载是作用在建筑物上的活荷载，对广西沿海地区风灾的调查，分析结 构物在风荷载作用下的破坏状态，对学习后续专业课帮助很大。每次台风过后， 时有新闻对风灾情况报道，但都是个别地区，不全面。本次对广西沿海地区风灾 调查将覆盖各个方面，重点调查建筑结构的破坏。根据调查广西沿海地区常见的风型都有：暴风是指大而急的风，高出地面10米平均风速28.5米/秒32.6米/秒。暴风往往与雨相伴，一次时间较为短促。台风，是指发生在太平洋西部海洋和南海海上的热带空气旋涡，是一种极猛 烈的风暴，风力常达十级以上，同时伴有暴雨。夏秋两季常侵袭我国。是广西沿 海最为常见的风灾。沿海的大风还分为很多的等级：大风等级采用蒲福风力等级标准划分。风灾 灾害等级一般可划分为 3 级： 一般大风：相当6一8级大风，主要破坏农作物，对工程设施一般不会造 成破坏； 较强大风：相当9

2、一11级大风，除破坏农作物、林木外，对工程设施可造 成不同程度的破坏； 特强大风：相当于12级和以上大风，除破坏农作物、林木外，对工程设施和船舶、车辆等可造成严重破坏，并严重威胁人员生命安全。我国每年都有台 风在东南沿海地区登 陆,造成大量的房屋损 坏和其他结构物的破 坏,也威胁着沿海地区 高层建筑的安全性及其居住者的舒适性。因此,有必要对沿海地区高层建筑在台风作用下的风效应进 行系统的研究。了解在强风荷载作用下，哪种结构体系的 房屋抗风能力最好，对结构设计提出建议。对 台风的破坏性，受灾地区的建设，台风过后生 态环境的影响有系统性的认识，掌握台风来袭 前的防范措施，台风中遇险的自救求救手段， 针对一些群众文化程度相对较低的乡村进行台 风相关知识的普及和遇险自救、求救方法的宣 传。通过这次调查，可以更加透彻地了解台风， 熟知如何应对台风，将台风对我们生活的影响降到最低，甚至于利用台风的丰沛 降水和巨大能量，为我们的生活提供帮助。并且查取了规范：建筑结构荷载规范附录D.4中附表D.4中国规定的基本风压 w0 以一般空旷平坦地面、离地面 10 米高、风速时距 为 10 分钟平均的最大风速为

3、标准，按结构类别考虑重现期（一般结构重现期为 30年，高层建筑和高耸结构为 50 年,特别重要的结构为100 年）,统计得最大风 速v （即年最大风速分布的96.67%分位值，并按w0=pv2/2确定。式中p为空气 质量密度；v为风速）。根据统计，认为离地面10米高、时距为10分钟平均的 年最大风压，统计分布可按极值I型考虑。基本风压因地而异，在中国的分布情况是：台湾和海南岛等沿海岛屿、东 南沿海是最大风压区，由台风造成。东北、华北、西北的北部是风压次大区，主 要与强冷气活动相联系。青藏高原为风压较大区，主要由海拔高度较高所造成。 其他内陆地区风压都较小。风速（50年一遇的风压采用，但不得小于0.3kN/m2 ）不断变化，在一定的时 距At内将风速分解为两部分：一部分是平均风速的稳定部分；另一部分是指风 速的脉动部分。为了对变化的风速确定其代表值作为基本风压，一般用规定时距内风速的稳定部分作为取值标准。钦北防三地高层悬挑屋盖较 少，所以本小组深入沿海地区农 村研究以及大多是类似与加油站 的临时悬挑结构。事实上，广西沿海地区风灾 造成巨大的人员伤亡和财产损失主要由低矮民居的风损和风毁造成

4、。比如，2014 年第9 号超强台风“威马逊” 于7 月19 日造成广西壮族自治区防城港市因灾死亡 10 人，直接经济损失 138.4 亿元；2014年第 15 号台风“海鸥”于 9 月 16 日下午进入北部湾，桂西、桂南 出现暴雨到大暴雨天气，受台风“威马逊”破坏后还没得到恢复的沿海地区再度 遭受重创，因灾死亡 5 人，直接经济损失 27.93 亿元，而且台风带来的风雨对 2014年 9月 16 日晚南宁国际民歌艺术节晚会的举行造成了严重的影响，也一定 程度上影响了“两会一节”举行的各种商务活动。低矮民居有非常明显的地方特征。建议系统研究沿海强台风区的有代表性的 民居的风荷载特征以及结构破坏机理；提出低矮民居抗风设计方法。（1）低矮民居有非常 明显的地方特征。建议系统 研究沿海强台风区（广东、 福建、浙江等省）的有代表 性的民居的风荷载特征以 及结构破坏机理；（2）根据以上系统性研究成果，提出低矮民居抗风设计方法（形成规范） 而沿海首当其冲的便是各种悬挑盖结构： 悬挑结构是工程结构中常见的结构形式之一，如建筑工程中的雨篷、挑檐、 外阳台、挑廊等，这种结构是从主体结构悬挑出梁或板，形成

5、悬臂结构，其本 质上仍是梁板结构。悬挑结构一般是由支承构件和悬挑构件组成，根据其悬挑长度可分为悬挑梁 板结构和悬挑板结构。对大跨度空间结构 和长悬臂悬挑结构的风 荷载的研究现状，前文 也已有论述，在目前的 设计应用中，同样在风 荷载的取值上也存在认 识的不足。与门式刚架 轻型钢结构有些类似， 大跨度、长悬臂结构的自振的振型是竖向振动模态，而且从现有的研究结论看， 其动力特性通常具有频率密集性，而且高阶振型模态对风振的贡献不可忽略，并 且各振型之间还存在风振动力响应的耦合，其耦合项影响也不可忽视。目前高校、 研究机构对这类结构的风振响应主要采用直接基于随机振动理论的时域法、频域 法，但这类方法，绝大部分的结构工程师无法掌握，应用就更困难了。所以我说， 目前国家规范中关于结构的抗风设计方法不够科学的，主要指风振系数的计算方 法不够科学，现行规范GB 50009-2001的风振系数的定义及计算基本上是针对多、 高层结构和高耸结构，仅考虑结构的第一阶振型，与大跨度、长悬臂结构是完全 不同的。这类结构的风荷载设计取值是比较困难的，对周边封闭的四边支撑的平板网 架结构，按以往的经验可以不考虑风振系

6、数0z,但必须明确这仅是经验，不考 虑不等于没有风振响应。但对于其他的各种形式特别体型高大、外形复杂的空间 结构，其风振的影响必须考虑。由于是学生原因，专业知识不扎实，业务水平不熟练，所以根据和指导老师 交流并且查阅各项资料，结合出来以下材料。结构的风荷载设计值的风振系数项，规范表达式中，还有基本风压w0及高 度系数UZ项，这两项是确定的，设计时均好计算；还有一项“S体型系 数，对大跨度空间结构和长悬臂悬挑结构往往体型复杂，超过的荷载规范表中规 定项的范围。没有条件进行风洞试验的，中小型的建筑就得凭经验结合规范来确 定体型系数，但对于超过 60米的大跨度、超过 100米的超大跨度、造型复杂的 空间结构，或者换个说法，大型的大跨度公共建筑如：体育场挑蓬、体育馆、游 泳馆、会展中心等等，建议进行风洞试验，测试结构的风压体型系数。风洞试验也有不同的水准，我们一般由于投资的关系，而且项目非国家重 点工程且不带普遍指导性，试验所用的模型都采用了“刚性模型”，试验结果就 给出了建筑物表面各测点的风压系数值，可换算为US 体型系数，风振系数 0z般还得经过有限元的振动分析，采用时域法、频域法进行分析

7、计算后，给 出。若高标准采用“气动弹性模型”进行试验的话，可以直接给出含风振效应的 体型系数，可直接计算出表面风载设计值，这种模型般用于航空、航天器的试 验，试验费当然也会翻几番了。所以我们设计时采用了建筑物表面的体型系数及 经过数值分析给出的大致平均的风振系数，算出设计的风荷载。根据我们积累的经验，也结合杂志上人家发表的关于空间结构风振方面的文 章，对中小型的空间结构，风振系数可以采用荷载规范中计算围护结构的阵风系 数替代，用于指导设计，应能满足结构的安全度要求。这样的话，风振系数计算 的难题就很方便的得以解决了，当然这样处理不具备严格的物理概念和什么理论 推导。 对大型的大跨度、长悬臂结构的屋盖和檩条系统问题与门式刚架结构是 同样的。这里有概念的问题，实际经验可以不考虑门刚、小于 60米的大跨度、悬臂 结构的风振系数0 z,不代表没有这个0 z,而且这里存在着一个不安全因素在内。 实际门式刚架、第一振型为竖向振型而且周期值t1都远大于0.25秒，肯定有风 振的作用。1、分析了中心风力、气压、风速、半径、轨迹等不同的台风所造成的破坏 与受灾面积之间的差异。2、了解了台风对道路、桥梁,

8、燃气、电力、供水和通信设备等公共设施的 影响主要通过走访或问卷调查了解历次台风所造成的道路护栏以及房屋悬挑屋盖破损。3、电力输送设备、供水设备的损坏情况（包括台风引起的强降雨对饮水安 全的影响），城镇，乡村等地区受灾后电力、自来水的供应情况，中断供水供电 后所需的抢修恢复时间。通过相关文献和资料了解台风成因以及其他与之相关的气象、物理方面的 知识。了解所要调查地区的地理位置的地貌、地物的普遍具备的具有代表性的特 征；该地区的风土人情，生活习惯，尤其是沿海居民的的建筑风格，沿海渔业、 养殖业、种植业等行业的分布与作息习惯，通过走访了解历年来受灾情况，结合 相关文献和资料中的有关记载，分析因中心风力、气压、风速、半径、轨迹等不 同的台风所造成的破坏与受灾面积之间的差异。从当地有关部门了解历年台风来 临前当地的预防措施，受灾地区的人员疏散、安置、保障。除调查台风对人民群 众日常生活的影响，财产损失和人身安全的威胁外，还要着重调查台风对道路、 桥梁，燃气、电力、供水和通信设备等公共设施的影响主要通过走访或问卷调查 了解历次台风所造成的道路护栏破损；电力输送设备、供水设备的损坏情况（包 括台风引起的强降雨对饮水安全的影响），城镇，乡村等地区受灾后电力、自来 水的供应情况，中断供水供电后所需的抢修恢复时间。并进行我区沿海地区的土 质、植被等情况的调查，对山体滑坡高发地区进行深入了解，分析台风、强降雨 与山体滑坡之间的联系。台风对我区沿海地区道路交通情况、山体滑坡、泥石流， 台风造成的相关设施的损坏，尤其是广告牌，路边行树折断吹落引起的交通事故， 道路堵塞等。根据调查分析的结果，通过互联网、有关资料和文献查找台风来临 前预防措施，台风来临时的自我保护，向有关部门了解渔业和沿海相关的养殖业 在海上遇险时个人和团体的求救、自救方法。根据风灾调查的成果，总结沿海不同地区建筑结构受灾情况的差异，了解 各地方采取的防范措施及所取得的效果。通过本次风灾调查，掌握各种建筑结构 在风荷载作用的破坏响应。

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