2016廣西地區(qū)風(fēng)災(zāi)調(diào)查成果

1、2016廣西地區(qū)風(fēng)災(zāi)調(diào)查成果2017年3月21日指導(dǎo)老師：孫凌云小組成員：鄧維、金誠、陳炫屹、包凱中、劉遠粢風(fēng)災(zāi)，是指因暴風(fēng)、臺風(fēng)或颶風(fēng)過境而造成的災(zāi)害。眾所周知，廣西北部 灣沿海地區(qū)每年臺風(fēng)對建筑結(jié)構(gòu)、漁業(yè)、樹木、基礎(chǔ)設(shè)施、電力設(shè)施等造成極大 的破壞，經(jīng)濟財產(chǎn)損失慘重，嚴重影響了人們的生產(chǎn)、生活。風(fēng)荷載是作用在建筑物上的活荷載，對廣西沿海地區(qū)風(fēng)災(zāi)的調(diào)查，分析結(jié) 構(gòu)物在風(fēng)荷載作用下的破壞狀態(tài)，對學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課幫助很大。每次臺風(fēng)過后， 時有新聞對風(fēng)災(zāi)情況報道，但都是個別地區(qū)，不全面。本次對廣西沿海地區(qū)風(fēng)災(zāi) 調(diào)查將覆蓋各個方面，重點調(diào)查建筑結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)調(diào)查廣西沿海地區(qū)常見的風(fēng)型都有：暴風(fēng)是指大

2、而急的風(fēng)，高出地面 10米平均風(fēng)速28.5米/秒32.6米/秒。 暴風(fēng)往往與雨相伴，一次時間較為短促。臺風(fēng)，是指發(fā)生在太平洋西部海洋和南海海上的熱帶空氣旋渦，是一種極猛 烈的風(fēng)暴，風(fēng)力常達十級以上，同時伴有暴雨。夏秋兩季常侵襲我國。是廣西沿 海最為常見的風(fēng)災(zāi)。沿海的大風(fēng)還分為很多的等級：大風(fēng)等級采用蒲福風(fēng)力等級標準劃分。 風(fēng)災(zāi) 災(zāi)害等級一般可劃分為3級：一般大風(fēng)：相當(dāng)68級大風(fēng)，主要破壞農(nóng)作物，對工程設(shè)施一般不會造 成破壞；較強大風(fēng)：相當(dāng)911級大風(fēng)，除破壞農(nóng)作物、林木外，對工程設(shè)施可造 成不同程度的破壞；特強大風(fēng)：相當(dāng)于12級和以上大風(fēng)，除破壞農(nóng)作物、林木外，對工程設(shè) 施和船舶、車輛等可造成

3、嚴重破壞，并嚴重威脅人員生命安全。我國每年都有臺 風(fēng)在東南沿海地區(qū)登 陸，造成大量的房屋損 壞和其他結(jié)構(gòu)物的破 壞，也威脅著沿海地區(qū) 高層建筑的安全性及其居住者的舒適性。因此，有必要對沿海地區(qū)高層建筑在臺風(fēng)作用下的風(fēng)效應(yīng)進 行系統(tǒng)的研究。了解在強風(fēng)荷載作用下，哪種結(jié)構(gòu)體系的 房屋抗風(fēng)能力最好，對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出建議。對 臺風(fēng)的破壞性，受災(zāi)地區(qū)的建設(shè)，臺風(fēng)過后生 態(tài)環(huán)境的影響有系統(tǒng)性的認識，掌握臺風(fēng)來襲 前的防范措施，臺風(fēng)中遇險的自救求救手段， 針對一些群眾文化程度相對較低的鄉(xiāng)村進行臺 風(fēng)相關(guān)知識的普及和遇險自救、求救方法的宣 傳。通過這次調(diào)查，可以更加透徹地了解臺風(fēng), 熟知如何應(yīng)對臺風(fēng)，將臺風(fēng)對我

4、們生活的影響降到最低， 甚至于利用臺風(fēng)的豐沛 降水和巨大能量，為我們的生活提供幫助。并且查取了規(guī)范：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范附錄 D.4中附表D.4中國規(guī)定的基本風(fēng)壓 W0以一般空曠平坦地面、離地面10米高、風(fēng)速時距 為10分鐘平均的最大風(fēng)速為標準，按結(jié)構(gòu)類別考慮重現(xiàn)期（一般結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期為30年，高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)為50年，特別重要的結(jié)構(gòu)為100年），統(tǒng)計得最大風(fēng) 速v （即年最大風(fēng)速分布的96.67%分位值，并按w0=p v2/2確定。式中p為空氣 質(zhì)量密度；v為風(fēng)速）。根據(jù)統(tǒng)計，認為離地面10米高、時距為10分鐘平均的 年最大風(fēng)壓，統(tǒng)計分布可按極值I型考慮?；撅L(fēng)壓因地而異，在中國的分布情況是：臺灣

5、和海南島等沿海島嶼、東 南沿海是最大風(fēng)壓區(qū)，由臺風(fēng)造成。東北、華北、西北的北部是風(fēng)壓次大區(qū)，主 要與強冷氣活動相聯(lián)系。青藏高原為風(fēng)壓較大區(qū)，主要由海拔高度較高所造成。 其他內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)壓都較小。風(fēng)速（50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于0.3kN/m2。）不斷變化，在一定的時距At內(nèi)將風(fēng)速分解為兩部分：一部分是平均風(fēng)速的穩(wěn)定部分；另一部分是指風(fēng)般用規(guī)定時距速的脈動部分。為了對變化的風(fēng)速確定其代表值作為基本風(fēng)壓,內(nèi)風(fēng)速的穩(wěn)定部分作為取值標準。欽北防三地高層懸挑屋蓋較 少，所以本小組深入沿海地區(qū)農(nóng) 村研究以及大多是類似與加油站 的臨時懸挑結(jié)構(gòu)。事實上，廣西沿海地區(qū)風(fēng)災(zāi) 造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失主要由

6、低矮民居的風(fēng)損和風(fēng)毀造成。比如，2014年第9號超強臺風(fēng)“威馬遜”于7月19日造成廣西壯族自治區(qū)防城港市因災(zāi)死亡 10人，直接經(jīng)濟損失138.4 億元；2014年第15號臺風(fēng)“海鷗”于9月16日下午進入北部灣，桂西、桂南 出現(xiàn)暴雨到大暴雨天氣，受臺風(fēng)“威馬遜”破壞后還沒得到恢復(fù)的沿海地區(qū)再度 遭受重創(chuàng)，因災(zāi)死亡5人，直接經(jīng)濟損失27.93億元，而且臺風(fēng)帶來的風(fēng)雨對 2014年9月16日晚南寧國際民歌藝術(shù)節(jié)晚會的舉行造成了嚴重的影響，也一定程度上影響了 “兩會一節(jié)”舉行的各種商務(wù)活動 。低矮民居有非常明顯的地方特征。建議系統(tǒng)研究沿海強臺風(fēng)區(qū)的有代表性的 民居的風(fēng)荷載特征以及結(jié)構(gòu)破壞機理；提出低矮

7、民居抗風(fēng)設(shè)計方法。(1)低矮民居有非常 明顯的地方特征。建議系統(tǒng) 研究沿海強臺風(fēng)區(qū)(廣東、 福建、浙江等省)的有代表 性的民居的風(fēng)荷載特征以 及結(jié)構(gòu)破壞機理；(2)根據(jù)以上系統(tǒng)性研究成果，提出低矮民居抗風(fēng)設(shè)計方法(形成規(guī)范)。而沿海首當(dāng)其沖的便是各種懸挑蓋結(jié)構(gòu)：懸挑結(jié)構(gòu)是工程結(jié)構(gòu)中常見的結(jié)構(gòu)形式之一，如建筑工程中的雨篷、挑檐、 外陽臺、挑廊等，這種結(jié)構(gòu)是從主體結(jié)構(gòu)懸挑出梁或板，形成懸臂結(jié)構(gòu)，其本 質(zhì)上仍是梁板結(jié)構(gòu)。懸挑結(jié)構(gòu)一般是由支承構(gòu)件和懸挑構(gòu)件組成，根據(jù)其懸挑長度可分為懸挑梁 板結(jié)構(gòu)和懸挑板結(jié)構(gòu)。對大跨度空間結(jié)構(gòu) 和長懸臂懸挑結(jié)構(gòu)的風(fēng) 荷載的研究現(xiàn)狀，前文 也已有論述，在目前的 設(shè)計應(yīng)用中

8、，同樣在風(fēng) 荷載的取值上也存在認 識的不足。與門式剛架 輕型鋼結(jié)構(gòu)有些類似， 大跨度、長懸臂結(jié)構(gòu)的自振的振型是豎向振動模態(tài)，而且從現(xiàn)有的研究結(jié)論看， 其動力特性通常具有頻率密集性，而且高階振型模態(tài)對風(fēng)振的貢獻不可忽略， 并 且各振型之間還存在風(fēng)振動力響應(yīng)的耦合，其耦合項影響也不可忽視。目前高校、研究機構(gòu)對這類結(jié)構(gòu)的風(fēng)振響應(yīng)主要采用直接基于隨機振動理論的時域法、頻域法，但這類方法，絕大部分的結(jié)構(gòu)工程師無法掌握，應(yīng)用就更困難了。所以我說， 目前國家規(guī)范中關(guān)于結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計方法不夠科學(xué)的，主要指風(fēng)振系數(shù)的計算方法不夠科學(xué)，現(xiàn)行規(guī)范GB50009-2001的風(fēng)振系數(shù)的定義及計算基本上是針對多、 高層結(jié)

9、構(gòu)和高聳結(jié)構(gòu)，僅考慮結(jié)構(gòu)的第一階振型，與大跨度、長懸臂結(jié)構(gòu)是完全 不同的這類結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載設(shè)計取值是比較困難的， 對周邊封閉的四邊支撐的平板網(wǎng) 架結(jié)構(gòu)，按以往的經(jīng)驗可以不考慮風(fēng)振系數(shù) Bz,但必須明確這僅是經(jīng)驗，不考 慮不等于沒有風(fēng)振響應(yīng)。但對于其他的各種形式特別體型高大、 外形復(fù)雜的空間 結(jié)構(gòu)，其風(fēng)振的影響必須考慮。由于是學(xué)生原因，專業(yè)知識不扎實，業(yè)務(wù)水平不熟練，所以根據(jù)和指導(dǎo)老師 交流并且查閱各項資料，結(jié)合出來以下材料。結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載設(shè)計值的風(fēng)振系數(shù)項，規(guī)范表達式中，還有基本風(fēng)壓w0及高度系數(shù)pz項，這兩項是確定的，設(shè)計時均好計算；還有一項ps 體型系數(shù)， 對大跨度空間結(jié)構(gòu)和長懸臂懸挑結(jié)構(gòu)往往

10、體型復(fù)雜， 超過的荷載規(guī)范表中規(guī)定項的范圍。 沒有條件進行風(fēng)洞試驗的， 中小型的建筑就得憑經(jīng)驗結(jié)合規(guī)范來確定體型系數(shù)，但對于超過60 米的大跨度、超過100 米的超大跨度、造型復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)，或者換個說法，大型的大跨度公共建筑如：體育場挑蓬、體育館、游泳館、會展中心等等，建議進行風(fēng)洞試驗，測試結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓體型系數(shù)。風(fēng)洞試驗也有不同的水準， 我們一般由于投資的關(guān)系， 而且項目非國家重點工程且不帶普遍指導(dǎo)性，試驗所用的模型都采用了“剛性模型” ，試驗結(jié)果就給出了建筑物表面各測點的風(fēng)壓系數(shù)值，可換算為NS 體型系數(shù)，風(fēng)振系數(shù)Bz一般還得經(jīng)過有限元的振動分析，采用時域法、頻域法進行分析計算后，給出。若高

11、標準采用“氣動彈性模型”進行試驗的話，可以直接給出含風(fēng)振效應(yīng)的體型系數(shù)， 可直接計算出表面風(fēng)載設(shè)計值， 這種模型一般用于航空、 航天器的試驗， 試驗費當(dāng)然也會翻幾番了。 所以我們設(shè)計時采用了建筑物表面的體型系數(shù)及經(jīng)過數(shù)值分析給出的大致平均的風(fēng)振系數(shù)，算出設(shè)計的風(fēng)荷載。根據(jù)我們積累的經(jīng)驗， 也結(jié)合雜志上人家發(fā)表的關(guān)于空間結(jié)構(gòu)風(fēng)振方面的文章， 對中小型的空間結(jié)構(gòu)， 風(fēng)振系數(shù)可以采用荷載規(guī)范中計算圍護結(jié)構(gòu)的陣風(fēng)系數(shù)替代，用于指導(dǎo)設(shè)計，應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)的安全度要求。這樣的話，風(fēng)振系數(shù)計算的難題就很方便的得以解決了， 當(dāng)然這樣處理不具備嚴格的物理概念和什么理論推導(dǎo)。 對大型的大跨度、 長懸臂結(jié)構(gòu)的屋蓋和檁條

12、系統(tǒng)問題與門式剛架結(jié)構(gòu)是同樣的。這里有概念的問題，實際經(jīng)驗可以不考慮門剛、小于 60 米的大跨度、懸臂結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)Bz,不代表沒有這個Bz,而且這里存在著一個不安全因素在內(nèi)。實際門式剛架、 第一振型為豎向振型而且周期值t1 都遠大于 0.25 秒， 肯定有風(fēng)振的作用。1、 分析了中心風(fēng)力、氣壓、風(fēng)速、半徑、軌跡等不同的臺風(fēng)所造成的破壞與受災(zāi)面積之間的差異。2、 了解了臺風(fēng)對道路、橋梁，燃氣、電力、供水和通信設(shè)備等公共設(shè)施的影響主要通過走訪或問卷調(diào)查了解歷次臺風(fēng)所造成的道路護欄以及房屋懸挑屋蓋破損。3、 電力輸送設(shè)備、供水設(shè)備的損壞情況（包括臺風(fēng)引起的強降雨對飲水安全的影響） ，城鎮(zhèn)，鄉(xiāng)村等地

13、區(qū)受災(zāi)后電力、自來水的供應(yīng)情況，中斷供水供電后所需的搶修恢復(fù)時間。通過相關(guān)文獻和資料了解臺風(fēng)成因以及其他與之相關(guān)的氣象、物理方面的知識。 了解所要調(diào)查地區(qū)的地理位置的地貌、 地物的普遍具備的具有代表性的特征；該地區(qū)的風(fēng)土人情，生活習(xí)慣，尤其是沿海居民的的建筑風(fēng)格，沿海漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、 種植業(yè)等行業(yè)的分布與作息習(xí)慣， 通過走訪了解歷年來受災(zāi)情況， 結(jié)合相關(guān)文獻和資料中的有關(guān)記載，分析因中心風(fēng)力、氣壓、風(fēng)速、半徑、軌跡等不同的臺風(fēng)所造成的破壞與受災(zāi)面積之間的差異。 從當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門了解歷年臺風(fēng)來臨前當(dāng)?shù)氐念A(yù)防措施，受災(zāi)地區(qū)的人員疏散、安置、保障。除調(diào)查臺風(fēng)對人民群眾日常生活的影響，財產(chǎn)損失和人身安全的威脅外，還要著重調(diào)查臺風(fēng)對道路、橋梁， 燃氣、 電力、 供水和通信設(shè)備等公共設(shè)施的影響主要通過走訪或問卷調(diào)查了解歷次臺風(fēng)所造成的道路護欄破損； 電力輸送設(shè)備、 供水設(shè)備的損壞情況 （包括臺風(fēng)引起的強降雨對飲水安全的影響） ，城鎮(zhèn)，鄉(xiāng)村等地區(qū)受災(zāi)后電力、自來水的供應(yīng)情況， 中斷供水供電后所需的搶修恢復(fù)時間。 并進行我區(qū)沿海地區(qū)的土質(zhì)、植被等情況的調(diào)查，對山體滑坡高發(fā)地區(qū)進行深入了解，分析臺風(fēng)、強降雨與山體滑坡之間的聯(lián)系。 臺風(fēng)對我區(qū)沿海地區(qū)道路交通情況、 山體滑坡、