目前,對開敞式拱形波紋鋼屋蓋的風(fēng)致破壞機(jī)理有了概念性的認(rèn)識。其局部風(fēng)壓系數(shù)及體型系數(shù)的選取對屋蓋的設(shè)計(jì)至關(guān)重要,由于四周開敞,風(fēng)在內(nèi)部流動的機(jī)理很復(fù)雜,屋蓋的風(fēng)壓分布規(guī)律通常在風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中采用剛性模型和氣彈性模型進(jìn)行研究。風(fēng)荷載作用下,導(dǎo)致這類屋蓋結(jié)構(gòu)破壞的原因很多,但是總的來說有以下三點(diǎn):

(1)流動分離

當(dāng)氣流從正面吹向屋蓋時(shí),在前緣上表面形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)分離泡,而在屋蓋下表面堆放的物體抑制了屋蓋下表面的分離,這樣它在上下表面聯(lián)合荷載效應(yīng)下,屋蓋通常承受很大的負(fù)壓。從各種形式的屋蓋風(fēng)壓分布可以看出,凡是負(fù)壓特別高的區(qū)域,總是有流動分離現(xiàn)象產(chǎn)生,特別是屋蓋四周邊緣等部位,氣流常產(chǎn)生分離和再附,局部風(fēng)壓值很大,即表現(xiàn)出很強(qiáng)的邊緣效應(yīng),這也是歷次風(fēng)災(zāi)害事故的起因。

(2)內(nèi)外壓力共同作用

這類開敞結(jié)構(gòu),其上下表面均受到風(fēng)荷載作用,屋蓋的風(fēng)壓計(jì)算應(yīng)同時(shí)考慮上下表面的風(fēng)壓疊加。一般說來,上下表面均受到吸力作用,即屋蓋的上表面受到的風(fēng)壓方向向上,而下表面的風(fēng)壓方向向下,凈風(fēng)荷載應(yīng)小于只考慮上表面風(fēng)壓的計(jì)算荷載。但是在某些風(fēng)向角下,屋蓋的某些部位上下表面風(fēng)壓方向會一致,這會使得結(jié)構(gòu)的受力狀況發(fā)生大的變化,容易造成屋蓋的破壞。

(3)動力效應(yīng)

這類開敞大跨結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn),結(jié)構(gòu)的自振周期與風(fēng)的卓越周期較為接近,因此在風(fēng)荷載作用下容易發(fā)生風(fēng)振破壞。