44李京一-防台风灾害的设计施工对策.doc

中国预应力技术五十年暨第九届后张预应力学术交流会论文 2006年 防台风灾害的设计施工对策 李京一 （中国航空工业规划设计研究院，北京100011） 提 要 根据在深圳、珠海特区对台风灾害近20年来的跟踪调查，观察记录到台风的一些特性，对台风灾害作了详细分析，并着重论述了工业厂房预应力混凝土屋盖结构及墙体结构防台风灾害的设计与施工对策。对其中的结构措施，采用抗台风年龄来评估，以便于推广。 关键词 台风特性，灾害调查，设计施工对策，抗台风年龄，预应力混凝土屋盖结构 1 引言 笔者在深圳、珠海特区跟踪台风近20年，观察记录到台风的一些特性，对结构防台风灾害设计很有帮助。同时对台风灾害做了大量的调查分析，涵盖了工业厂房预应力混凝土屋盖及墙体、轻钢结构屋盖及墙体、多层及高层建筑墙体、悬索结构与塔、村镇建筑与蔬菜大棚、泥石流与挡土墙等六类结构。本文着重论述工业厂房预应力混凝土屋盖及墙体结构防台风灾害的设计与施工对策。 2 台风的特性 2.1 远台 台风中心在远离大陆的海洋中形成，其旋涡发展充分，登陆时基本上已形成了平行风。 2.2 近台 台风中心在靠近大陆的海洋中形成，其旋涡发展不充分，登陆时仍保持着一定量的旋涡，形成了所谓的龙卷风。但它的发生概率是很低的，近20年来仅记录到一次。另外，平行风登陆后，遇到大陆上的“”形山区或城市建筑群，亦会形成局部的龙卷风。 2.3 大雨 有些台风夹着倾盆大雨登陆，这些雨带着风压、雨压双重作用于建筑物，使渗透更为严重，作用于风化严重的山体时，易引起山体崩塌形成泥石流，作用于挡土墙背后的土体时，使挡土墙作用压力增加，从而使挡土墙倒塌。 2.4 方向 台风中心与大陆各地形成一定的方位角，台风登陆时基本上沿着这一方位角行进；有 李京一， 男， 1935年11月出生， 研究员 时会受到大陆气流的影响改变登陆地点，但此距离与台风中心距离相比是极其微小的，故台风对大陆各地的作用基本上是定向的。 2.5 大小 下面列出世界上一些国家100年一遇海边台风的风压取值［1］英国1.96kN/m2，法国2.13kN/m2，日本2.00kN/m2，印度2.00kN/m2，美国2.11kN/m2（其中，佛罗里达群岛2.43kN/m2，海上导航灯塔2.72kN/m2）。 上述取值均与1996年9月9日发生在我国广东湛江的15号台风产生的风压值十分接近海边2.25kN/m2，市内2.03kN/m2。故我国海边台风的风压值取为2.0～2.3kN/m2是比较合适的，对于海岛上的导航灯塔及旅游建筑可取为2.72kN/m2进行设计。 3 抗台风年龄 为便于说明各类结构措施的抗台风性能，可采用抗台风年龄来评估，并便于推广。抗台风年龄，是指台风地区的结构或结构部件经历了若干年的台风作用而未发生影响使用及破坏的年限。 4 台风灾害的调查 4.1 调查的工程规模 这次调查的工业厂房共有32幢，总面积约62430m2，包括两大屋盖体系G414预应力钢筋混凝土工字形屋面梁体系，跨度有15m、18m两种；G415预应力钢筋混凝土屋架体系，跨度有18m、24m、27m、30m四种。屋面为1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板，用砂浆做找平层，上铺油毡防水层。厂房屋架（梁）的下弦标高为68m，按深圳7度抗震设防要求设置屋盖支撑及柱间支撑。 4.2 灾害的调查及设计施工对策 灾害及对策之一 全部绿豆砂被吹落到天沟内，堵塞天沟，引起天沟泛水。对策是采用具有反光的铝银粉涂料来代替绿豆砂，其配方及施工要求可见文献［2］。 灾害及对策之二 做内天沟的女儿墙，在台风的风雨作用下，沿着屋面板产生了宽度为68mm的裂缝，但未坠落。对策是拆除女儿墙，改为外天沟排水。 灾害及对策之三 外天沟在台风暴雨作用下引起泛水。对策是可参照文献［3］中的暴雨统计资料及计算公式，根据集水面积来设计天沟的断面，适当缩小落水管的距离并加大落水管的直径至Φ200mm。 灾害及对策之四 有2幢厂房采用了100号K422混凝土小型空心砌块（空心率5060％）、用50号砂浆砌筑的外墙，在台风作用下全部倒塌（因砌筑的砂浆面积太少）。建议禁止采用，而用MU75砖M5砂浆砌筑240实心砖墙来代替（调查表明，在台风作用下无裂缝）。 灾害及对策之五 厂房的上弦滑轮下带滑块的推拉钢木大门，在台风作用下产生了很大的颤震、跳出滑块而破坏。建议采用上带导向轮、下带行走轮02J611-2轻质推拉钢大门来代替，这种大门自重轻、开启方便，而且抗台风能力很强；尤其是其中的钢锥壳门，呈空间受力状态，效果更好，其抗台风年龄已超过了25年。 灾害及对策之六 所有的卷闸门，在台风作用下产生了很大的颤震而破坏。建议采用文献［4］中的方法，在大门中央设置临时的抗台风的钢立柱，从而可以避免破坏，采用这种加固措施的抗台风年龄已超过了20年。 5 台风的作用效应与力学计算模型 5.1 屋盖 由于屋盖的自重在1.82.2kN/m2，均大于台风向上的吸力1.41.6kN/m2，屋盖与油毡的粘结力大于0.1MPa，故屋盖在台风作用下不会产生颤震破坏。 5.2 柱子 （1）台风正向作用于排架的很少，均有一定的角度，从而使风荷载减小。 （2）台风作用的荷载曲线不是呈均布状，而是呈上大下小的曲线状，可按高层建筑的荷载曲线取用，以使两者取得一致；但曲线的最大值应按台风的风压值取用。 （3）台风属于阵风性质，作用时间短暂，象快速加荷一样，结构的强度均可提高1.7倍。 （4）外墙砖砌体与混凝土柱组成组合柱共同抵抗台风作用（地震时砖砌体将退出工作），这样就使得许多厂房台风作用于排架柱产生的弯矩小于7度地震作用产生的弯矩，柱的强度由地震作用控制。 5.3 预应力混凝土屋盖构件和墙体 台风对预应力混凝土屋盖构件无损伤，对墙体造成的灾害也最轻，故这种结构可以作为风障建筑在台风区使用，作为轻钢结构建筑的避风港。 参 考 文 献 [1] 李京一，葛家琪. 房屋结构的可靠度与安全度问题. 混凝土结构耐久性及耐久性设计会议文集. 北京清华大学，2002 [2] 苏传旺，沈各莉. 铝银粉涂料代替沥青豆石做屋面卷材保护层. 建筑技术，1985（5） [3] 中南建筑设计院. 山区防洪设计资料 [4] 李京一，葛家琪. 三项工程的加固效果. 第七届全国建筑物鉴定与加固改造学术交流会论文集. 重庆，2004 [5] 王铁梦. 工程结构裂缝控制. 北京中国建筑工业出版社，1997