目前,对开敞式拱形波纹钢屋盖的风致破坏机理有了概念性的认识。其局部风压系数及体型系数的选取对屋盖的设计至关重要,由于四周开敞,风在内部流动的机理很复杂,屋盖的风压分布规律通常在风洞实验中采用刚性模型和气弹性模型进行研究。风荷载作用下,导致这类屋盖结构破坏的原因很多,但是总的来说有以下三点:
(1)流动分离
当气流从正面吹向屋盖时,在前缘上表面形成一个负压区分离泡,而在屋盖下表面堆放的物体抑制了屋盖下表面的分离,这样它在上下表面联合荷载效应下,屋盖通常承受很大的负压。从各种形式的屋盖风压分布可以看出,凡是负压特别高的区域,总是有流动分离现象产生,特别是屋盖四周边缘等部位,气流常产生分离和再附,局部风压值很大,即表现出很强的边缘效应,这也是历次风灾害事故的起因。
(2)内外压力共同作用
这类开敞结构,其上下表面均受到风荷载作用,屋盖的风压计算应同时考虑上下表面的风压叠加。一般说来,上下表面均受到吸力作用,即屋盖的上表面受到的风压方向向上,而下表面的风压方向向下,净风荷载应小于只考虑上表面风压的计算荷载。但是在某些风向角下,屋盖的某些部位上下表面风压方向会一致,这会使得结构的受力状况发生大的变化,容易造成屋盖的破坏。
(3)动力效应
这类开敞大跨结构具有质量轻、柔性大、阻尼小等特点,结构的自振周期与风的卓越周期较为接近,因此在风荷载作用下容易发生风振破坏。
