目前,對開敞式拱形波紋鋼屋蓋的風致破壞機理有了概念性的認識。其局部風壓系數(shù)及體型系數(shù)的選取對屋蓋的設計至關重要,由于四周開敞,風在內(nèi)部流動的機理很復雜,屋蓋的風壓分布規(guī)律通常在風洞實驗中采用剛性模型和氣彈性模型進行研究。風荷載作用下,導致這類屋蓋結構破壞的原因很多,但是總的來說有以下三點:

(1)流動分離

當氣流從正面吹向屋蓋時,在前緣上表面形成一個負壓區(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)合荷載效應下,屋蓋通常承受很大的負壓。從各種形式的屋蓋風壓分布可以看出,凡是負壓特別高的區(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,局部風壓值很大,即表現(xiàn)出很強的邊緣效應,這也是歷次風災害事故的起因。

(2)內(nèi)外壓力共同作用

這類開敞結構,其上下表面均受到風荷載作用,屋蓋的風壓計算應同時考慮上下表面的風壓疊加。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壓方向向上,而下表面的風壓方向向下,凈風荷載應小于只考慮上表面風壓的計算荷載。但是在某些風向角下,屋蓋的某些部位上下表面風壓方向會一致,這會使得結構的受力狀況發(fā)生大的變化,容易造成屋蓋的破壞。

(3)動力效應

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