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强风对高层建筑钢结构的抗风设计有哪些要求?


强风对高层建筑钢结构的抗风设计要求主要体现在以下几个方面:

  1. 基本规定:建筑工程应按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行抗风设计。高层建筑的高宽比不宜过大,可通过立面变化、角沿修正等措施降低高层建筑主体结构的风荷载

  2. 风荷载计算:抗风设计时,结构变形验算和承载力设计的基本风压应按《建筑工程抗风设计标准》的规定采用,风振舒适度验算应采用10年重现期风压

  3. 结构体系选择:高层结构设计时,宜选用有利于抗风的结构体系,如四周为密柱的强外框(筒)体系、角部带支撑的强外框(筒)体系、巨柱带斜撑的强外框(筒)体系等结构体系

  4. 气动外形优化:高层结构抗风设计时,宜进行气动外形优化,如平面削角、平面凹角、立面锥形、立面逐渐退台、立面螺旋式退缩、立面开洞等

  5. 风振舒适度:对于风振舒适度不满足规范要求的建筑,可通过调整建筑或结构方案、增设风振控制系统等措施提高其风振舒适度

  6. 风洞试验:体型复杂、周边干扰效应明显或风敏感的重要结构应通过风洞试验确定其风荷载

  7. 抗风监测:对于风振舒适度和变形要求较高的建筑工程,宜对其进行抗风性能监测

  8. 连接设计:控制节点区域的焊缝质量和缺陷,使用高强度、低屈强比的材料,加强关键连接和节点区域,采用韧性连接,如高强度螺栓连接和摩擦连接,避免脆性破坏模式,如剪切失效和低温韧性差

  9. 冗余度措施:使用多条承重路径或备用承重构件,增加结构构件和连接的数量,采用冗余支撑系统,优化结构构型,避免单点失效

  10. 其他措施:使用阻尼器或黏滞连接增加阻尼,选择合理的风荷载工况和风荷载组合,考虑风振效应、涡激效应和共振效应,进行风洞试验或数值模拟,验证结构的抗风性能

这些要求确保了高层建筑钢结构在强风作用下的安全、稳定和舒适性,同时也指导了设计人员在进行抗风设计时需要考虑的关键因素。

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