大跨平屋盖结构屋面风荷载效应

屋面板在风吸力作用下被掀起

大跨平屋盖结构的流场特性相当复杂，经常伴随着气流的分离和再附等现象。 建筑平面的长宽比 是影响建筑物表面风压的重要参数， 目前确定屋面风荷载的方法主要是通过风洞试验。

通过风洞实验得到屋面 极值风压系数 （极值风压系数=平均风±极值因子×脉动风），可用于进行围护结构抗风验算。

下图列出了模型 M2 （平面长宽比为2.0:1）屋面在 A 类地貌条件下， 0°、45°和90°三个代表性风向下屋面极值风压系数分布规律 ，可以看到在迎风角部区域和迎风前缘形成较大的负压区，风压梯度沿着风向逐渐减小。

围护结构抗风验算采用的是 在所有风向中的最不利的极值风压系数 ，如下图所示，为了便于设计，国内外诸多规范 对屋盖围护结构进行了分区 ，由于屋盖角部通常出现极大的负压区，通常在进行风荷载极值分区时将矩形屋盖的四个角部划分出来，而由于矩形屋盖中部极值荷载较小，通常也单独进行划分，如下图所示。

A 类地貌条件下，长宽比分别为1.5:1、2.0:1、2.5:1的 3 个平屋模型（模型M1、M2、M3） 极值分压分布 如下图所示。

A，B，C类地貌下长宽比分别为1.5:1、2.0:1、2.5:1的 3 个平屋模型 屋面不同分区极值分压系数 如下表所示。

（ 1）屋面板连接位置 。屋面板连接计算应按风吸力作用下点支承计算确定,对面板要进行抗冲剪验算,对连接件(拉铆钉、自攻螺丝)要进行抗拉和抗拔验算。

（2）檩条 。屋面风吸力较大,屋面檩条在风吸力作用下有可能产生下翼缘或内侧翼缘失稳,需要对檩条在风吸力作用下的稳定进行计算，并按规定设置隅撑予以保证。

（3）支撑 。为了提高结构的整体刚度，在厂房、仓库的主排架柱和山墙排架柱之间设置柱间支撑，在屋盖上设置屋架支撑和刚性系杆，设置柱间水平支撑，以减小柱子的计算长度。

大跨度轻钢结构属于风敏感结构，对于屋盖结构，风荷载是其主要控制荷载。在屋盖围护验算时，需要了解结构在强风荷载作用下的风荷载分布特性，确定不利位置。