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风灾及预防措施:破坏美国机场、孟加拉沿海

时间:2023-10-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:风灾主要是由热带气旋、季风和龙卷风等造成。1986年2月5日,龙卷风横扫美国休斯敦州际机场,摧毁300架飞机。1991年4月29日,时速高达240km的台风席卷孟加拉国南部沿海,掀起高达6m的海浪,近20多个岛屿被狂涛吞没。此外,应合理设计建筑物上的外墙、玻璃、女儿墙及其他装饰构件,以防止风荷载引起构件的局部损坏。

风灾及预防措施:破坏美国机场、孟加拉沿海

风灾主要是由热带气旋、季风和龙卷风等造成。其中,热带气旋是发生在热带海洋上的大气旋涡,是热带低压、热带风暴台风飓风的总称。风灾除直接使建筑物遭受破坏或倒塌外,还会引起暴雨,并造成洪灾海啸,危及海防工程,对人民生命财产造成重大的损失(见图9-7)。

图9-7 风灾

1900年9月8日,加勒比海地区一股强大的飓风在美国得克萨斯州的加尔维斯顿登陆,海啸卷起巨浪,并涌入市区,将全城淹没,5000多居民被淹死在睡梦之中。

1945年9月15日,美国“风都”阿密市遭遇大风,88m/s的大风将里奇蒙空军基地的3座机库连同368架飞机、25艘飞艇摧毁。

1988年9月10日,“吉尔伯特”飓风在西大西洋席卷美洲中部,短短的9天之内刮遍牙买加、海地、多米尼加、洪都拉斯、墨西哥和美国东南沿海,飓风所经之处一片狼藉,全部经济损失高达百亿美元,死亡近千人。

1986年2月5日,龙卷风横扫美国休斯敦州际机场,摧毁300架飞机。

1991年4月29日,时速高达240km的台风席卷孟加拉国南部沿海,掀起高达6m的海浪,近20多个岛屿被狂涛吞没。

1.风对结构的作用特点

(1)作用于建筑物上的风包含平均风和脉动风,其中脉动风引起结构物的顺风向振动,这种形式的振动在一般工程结构中都要考虑。

(2)风对建筑物的作用与建筑物的外形直接有关。

(3)风对建筑物的作用受周围环境影响较大。位于建筑群中的建筑有时会出现更不利的风力作用,即由别的建筑物尾流中的气流引起的振动。

(4)风力作用在建筑物上分布很不均匀,在角区和立面内收区域会产生较大的风力。

(5)相对于地震来说,风力作用持续时间较长,往往达到几十分钟甚至几小时。

2.风对结构作用的结果

(1)结构物或结构构件受到过大的风力或不稳定。

(2)风力使结构开裂或留下较大的残余变形,对塔桅、烟囱等高耸结构还存在被风吹倒和吹坏的实例。

(3)使结构物或结构构件产生过大的挠度或变形,引起外墙、外装修材料的损坏。(www.xing528.com)

(4)由反复的风振动作用,引起结构或结构构件的疲劳损坏。

(5)气动弹性的不稳定,致使结构物在风运动中产生加剧的气动力。

(6)由于过大的振动,使建筑物的居住者或有关人员产生不舒适感。

3.风灾的防治对策

结构设计中,抗风设计是必不可少的一部分内容,为了使建筑物在风力作用下不会发生倒塌、结构开裂和过大的残余变形等现象,必须使结构的抗风设计满足强度、刚度和舒适度的要求。除此之外,防风减灾的对策,主要有采用合理的建筑体型、安装控制装置、采取反向变形等。

(1)采用合理的建筑体型

1)流线型平面。采用圆形或椭圆形等流线型平面的楼房,有利于减少作用于结构上的风荷载。

2)截锥状体形。采用上小下大的截锥状体形,减少了楼房上部较大数值的风荷载,并减小了风荷载引起的倾覆力矩,同时增大抗推刚度,在水平荷载作用下将产生反向水平分力,从而使风振时的振幅加速度得以较大幅度减小。

3)不大的高宽比。房屋高宽比是衡量一幢高楼抗侧刚度和侧位移控制的一个主要指标,通常要控制在6左右,在沿海台风区应该适当减小一些。

4)透空层。在高楼的中部局部开洞或形成透空层,可以将迎风面堆积的气流从洞口或透空层排除,减小压力,进而减小因风速变化而引起的高楼振动加速度。

5)并联高楼群。将多幢高楼在顶部采用大跨度立体桁架联为一体,可以大大减小高楼顶部的侧移,并减少高楼顶部的风振加速度。这种方法在城市规划方面是可取的,增大了城市空间和绿化面积,使交通得到分流,减少了交通量

(2)安装控制装置

利用结构振动控制技术,在结构上附设控制构件和控制装置,在结构振动时通过被动或主动地施加控制力来减小或抑制结构的动力反应,以满足结构的安全性、使用性和舒适度的要求。结构振动控制技术是结构抗风的新方法和新途径。

(3)采用反向变形

采用反向变形,即在高楼中设置一些竖向预应力钢丝束,当高楼在风力作用下向侧弯曲时,传感器启动千斤顶控制器,对布置在高楼弯曲受拉一侧的钢筋束施加拉力,从而产生一个反向力矩。反向力矩与风力弯矩叠加后,使高楼结构下半部的弯矩值大大减小,并使结构的侧向变形由单弯型变成多弯型,风荷载作用下结构顶点的侧移值减小,结构顶点的振动幅值和振动加速度也随之减小。

此外,应合理设计建筑物上的外墙、玻璃、女儿墙及其他装饰构件,以防止风荷载引起构件的局部损坏。

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