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当年塞班飓风告诉我们的事

玉兔走了,留给塞班岛满目疮痍。下面要介绍的项目极具对比性,结构安好无损,建筑围护系统破坏严重。建筑物位于塞班岛南端,临近机场,位于一处海滩附近的岩石上。该位置也是此次玉兔飓风登陆塞班岛的始发点。建筑物功能为餐厅,单层,建筑面积800平米,双层坡屋顶,效果图如下所示。

平面形状为长方形,长度41米,宽度18米,入口外为向外凸出的门厅。

立面最高点为8米,双坡屋面,局部屋面为双层。正立面上开有门窗大洞口。

按照美国规范78米/秒的风速设计,抗震烈度为9度。结构体系为钢框架结构,为了方便现场安装,梁柱节点处采用全螺栓连接,基础形式为独立基础。

填充墙采用冷弯薄壁型钢墙体,屋面采用檩条,其上为岩棉复合板,最外层为钢瓦。

结构系统如下图所示。

下面动画显示了在风荷载作用下,结构系统的变形情况,数值满足规范对位移控制的要求

X方向(建筑物长向)位移为9mm。

Y方向(建筑物短向)位移为20mm。

施工过程三个月,首先是浇筑基础。独立基础平台和地梁钢筋。

钢立柱就位。

屋面梁和檩条安装。

屋面板安装。

墙体和外墙板安装。

外装饰完工,力量和厚重兼具。

餐厅入口处。

入口处大门,硕大的门洞。

室内装修完工。

美好的一切戛然而止!

2018年10月25日,飓风玉兔登陆塞班岛,台风过后,钢框架结构、屋面檩条结构,冷弯薄壁型钢填充墙完好无损,实现了设计的预期目标。

但是台风给房屋的非结构构件造成了重大的损坏。

屋面转角处,尤其是悬挑部位,檐口收边被像纸一样撕裂;屋面复合板和檐口钢板被台风吹掉,裸露出檩条;

房屋几乎所有的门窗均被破坏,玻璃破碎,窗框脱落,只剩下光秃秃的洞口;

入口处和室内吊顶完全被吹掉;下图不是没有吊顶,是彻彻底底被吹掉了。

部分外墙装饰挂板被风撕裂,与墙体脱离。

室内一片狼藉,破碎的窗框,翻到的家具,掉落的吊顶,散落一地;

为何台风玉兔对该建筑的围护系统造成如此巨大的损失?答案有以下几点:

1.在建筑物抗风设计时,要特别注意在墙体和屋面转角部位,也叫是我们俗称的“角区“,如下图阴影部分所示,会存在体型系数的局部增大,有时会比其它区域增大一倍。

尤其对于围护结构而言,一定要在该区域进行局部加强,否则就会出现此次台风对屋面转角处造成的破坏。如下图所示。

2.餐厅项目门窗洞口尺寸很大,宽度为7.6米,高度为2.1米,在基本风压1.5kN/m2的作用下,再考虑到体型系数、阵风系数的影响,其单位面积风压能够达到500公斤/平米。

在如此大的风压作用下,本身抗压强度就弱的门窗铝合金结构,根本无力抵抗,导致大面积的门窗损坏。

本项目没有采用抗台风百叶,也是导致门窗破坏的主要原因。

3.本项目檐口高度达到了800毫米,钢板收边只有0.5mm厚,其背后只有1.5mm的角钢折件作为支撑,在图中箭头所示巨大风荷载作用下,率先被撕裂,其后果是风力流进入到挑檐内部,从而对上面的岩棉复合板和下面的檐口板产生极大的风压力,导致两者与主体结构连接破环,整体被吹掉。

悬挑檐口处,上下面板均被吹掉。

通过餐厅项目的分析,让我们有机会在17级超强台风玉兔作用下,对建筑物的作用和影响有了一个直观的和定量的理解。

如果说结构设计是为了保证建筑物的安全,那么建筑围护系统的设计(屋面、墙面、楼面和门窗)就关系到建筑物的适用性和美观性。

餐厅项目就是一个最直观的案例,在飓风作用下,结构设计保证了建筑物的安全可靠;但是由于围护系统的设计存在一定的缺陷,导致建筑物门窗脱落,屋面墙面材料局部破坏,室内吊顶被掀掉,家具全部损毁的后果,造成了巨大的经济损失。

希望通过此案例分析,能够为后续项目的设计提供一些借鉴,共同实现安全、经济、美观的设计理念。

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文章名称:《当年塞班飓风告诉我们的事》
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