大跨度柱面网壳结构风荷载特性风洞试验研究

为研究大跨度柱面网壳结构受特征湍流影响的风荷载特性,在大气边界层风洞中对一大跨度柱面网壳干煤棚结构进行刚性模型同步测压试验,获得了结构表面测点在36个风向角下的测压数据。根据测试结果分析了结构的平均、脉动风压分布特性,脉动风荷载谱以及测点间脉动风荷载的相关性等。结果表明：结构在不同风向角下,特征湍流的影响情况不同,平均风压和脉动风压最大值出现的位置和范围存在较大差别;结构迎风位置测点脉动风荷载无量纲功率谱数值较大,且频谱成分复杂,随着气流向尾流区域发展,无量纲功率谱谱峰宽度及对应的无量纲频率具有增大的趋势,且高频段的衰减速度变缓;测点间脉动风荷载相关性随着频率及测点间空间距离的增加而减小,当频率达到30 Hz时,其相干函数值快速衰减,可以近似认为不相关。     

装饰条干扰下超高层建筑表面风压系数及风荷载体型系数研究

为解决因幕墙装饰条对超高层建筑外表面风压分布造成干扰使其分布不均衡导致的装饰条掉落问题,基于Davenport脉动风速功率谱及拟合函数、LES湍流模型和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的推荐计算公式,利用计算流体动力学方法对装配不同型号装饰条的超高层建筑进行三维风场流体模拟。研究了超高层建筑及装饰条自身表面的风压分布特征和装饰条风荷载体型系数随其横截面体型特征及布置间距变化的规律。结果表明：超高层建筑外表面平直区域风压极值增高,拐角过渡区域风压极值降低,配置装饰条能够改善建筑表面拐角区域风压突变现象;当装饰条横截面为矩形时,其正侧表面的风荷载体型系数随截面高度增大而增大,横截面为梯形时,其侧表面的风荷载体型系数随下底的减小而减小,风荷载体型系数随装饰条间距变化的趋势不明显。     

强台风区苍南发电厂干煤棚风洞试验研究

以强台风区浙江省苍南发电厂干煤棚网壳工程为研究对象,根据工程设计和试验研究的需要,对其进行了风洞试验,考虑了风向角、有无堆煤等因素对风载体型系数的影响,经过对不同工况下各测点的体型系数分析,得出了体型系数的极值.考虑干煤棚形状和不同风向角的影响,分别将表面划分为7段区域和77分块,得到不同工况下网壳结构表面的分块体型系数,横向端部体型系数的正、负值偏大,建议在两端部加肋或增大杆件截面尺寸,并注意加强屋面与干煤棚的连接.试验结果为干煤棚的结构设计提供了依据,同时可为类似干煤棚的抗风设计和研究提供一定的参考价值.     

干煤棚结构风荷载风洞试验研究

以干煤棚网壳结构为研究对象,根据工程设计和试验研究的需要,对干煤棚建筑结构进行了风洞试验。考虑风向角、仰角和堆煤等对干煤棚风载体型系数的影响,经对不同工况下各测点的体型系数分析,得出体型系数的极值。考虑到干煤棚结构形状和不同工况的影响,分别将其表面划分为7段区域和21块区域,得到不同工况下网壳结构表面的分块体型系数,横...     

良态风作用下索膜结构风压特性现场实测研究

采用超声风速仪和风压传感器对良态风下的上海世博会世博轴索膜结构的风场及风压进行现场实测,对结构所处风场特性及膜结构表面风压特性进行研究。研究结果表明:三方向脉动风速均基本符合高斯分布;湍流度及阵风因子与平均风速基本符合对数型函数关系,随着平均风速的增大而减小;湍流积分尺度随平均风速的增大而增大;实测风速谱低频段和中频段实测谱与Simiu谱较为接近;风压概率密度分布有一定的非高斯性;与顺风向脉动风速功率谱相比,各测点脉动风压低频段功率谱密度相近,中频、高频段功率谱密度有一定差别;随着平均风速的增大,风压系数的离散性逐渐减小,风速较小时风压系数偏大;得到352.4°风向角下风压系数与体型系数。     

大跨度干煤棚网壳结构风荷载试验研究

以某热电厂大跨度干煤棚工程项目为背景,根据工程设计和实验研究的需要,对干煤棚这种建筑结构进行了风洞试验.文献中考虑了风向角、堆煤等对风载体型系数的影响,本文还考虑了仰角对干煤棚体型系数的影响.经过对不同工况下各测点的体型系数分析,得出体型系数的极值.考虑到干煤棚形状和不同工况的影响,分别将其表面划分为7段区域和77块区域,得到不利工况下干煤棚表面的分块体型系数,与规范取值对比,并得出结论,其结果可供设计参考.     

端部开口和封闭的干煤棚风荷载试验研究

干煤棚结构一般采用轻质屋面体系,是一种典型的风敏感结构。因此,风荷载是控制结构设计的主要侧向荷载之一,是进行结构设计不可忽视的问题。本文对两个矢跨比相同而分别在端截面采用开口形式和采用半球形网壳封闭形式的干煤棚(柱面和球面网壳组合式干煤棚)进行了刚性模型风洞测压试验,对干煤棚结构表面的平均风压的分布特征、极值风压系数随风向角的变化以及周边的干扰效应进行了研究。同时,就端部开口及端部封闭对风荷载分布的影响进行了比较和分析。研究发现,端部半球形封闭使得干煤棚整体结构转接过渡自然,表面不存在尖锐棱角,不会出现大的旋涡脱落,可有效减小干煤棚边缘处20%~40%的平均风荷载,其结果可以供设计同类工程修建或扩建时参考。     

锥形超高层建筑脉动风荷载特性

采用同步测压技术,进行了具有不同锥率的超高层建筑刚性模型风洞试验,对该类建筑物的脉动风荷载特性进行了研究。结果表明：超高层建筑采用锥形轮廓后,延长了来流在建筑物侧风面漩涡脱落的卓越频率,横风向升力系数功率谱谱峰小幅下降,有利于缓解风荷载作用下建筑物横风向风荷载及其风致效应,这对横向风风致效应起控制性作用的超高层建筑十分重要。对比分析表明：随着建筑物锥率的增加,横风向升力系数归一化功率谱谱峰下降,功率谱带宽增大,升力系数根方差减小。但是,超高层建筑锥率的变化对顺风向阻力及扭转向扭矩影响较小。锥形超高层建筑的相关系数、相干函数的变化规律与普通棱柱形超高层建筑基本一致,但其升力以及升力与扭矩之间的相关性有所减弱,相干系数小幅增加。     

工业厂房屋面脉动风荷载及干扰效应试验研究

随着工业厂房构件的轻型化,厂房屋面受脉动风荷载作用极易发生破坏。通过对某实际厂房刚性模型进行单体与典型干扰工况条件下的风洞测压试验,得到屋面的脉动风压。首先,分析不同工况时的屋盖纵横向端部与中部的测点脉动风压分布规律,对比无干扰工况与干扰工况条件下的屋盖表面脉动风压分布;其次,考察不同干扰距离受扰厂房与无干扰厂房屋盖表面典型测点的功率谱;最后研究屋盖整体升力系数的脉动值、极小值与极大值。结果表明,风向角与干扰距离极大地影响风压脉动值。角部测点与中部测点脉动风压在45°风向角时最大;而纵墙边沿测点的脉动风压系数在90°风向附近最大。干扰距离越小,对脉动值影响越大。处于屋盖表面不同区域的测点功率谱表现出不同形态,干扰对不同位置测点的作用效应不同,对不同频段的能量影响也不同。干扰工况对升力系数最大脉动值与最不利极小值表现为遮挡效应,而对最不利极大值起放大效应。给出不同干扰工况时的屋盖升力系数的脉动值与极值干扰因子,以供工程实际设计参考。     

风荷载标准值及计算参数差异对比

对中、越、美、欧、日荷载规范中风荷载标准值的计算公式,以及计算公式中的基本风速/基本风压、风荷载高度变化系数、体型系数和顺风向动力/脉动效应系数几个参数进行了深入的对比分析.研究了各国计算参数的差异,并对不同高度的混凝土高层建筑结构的风荷载标准值计算结果进行了详细的对比分析.     

高速·滨湖时代广场C1号楼风洞测压试验

对高速·滨湖时代广场C1号楼进行了刚体模型测压风洞试验,详细介绍了风洞试验的方法,通过风洞试验测试结构的表面风压并且进行数据处理与计算分析得到结构体型系数,以供围护结构设计使用及结构整体设计使用。试验结果表明:层体型系数与风向角和建筑高度有关,X方向上315°风向角下层体型系数最大为2.009,Y方向上15°风向角下层体型系数最大为-2.180。     

不同端部封闭条件下双跨柱面煤棚风致内压特性北大核心CSCD

采用刚性模型风洞试验方法,分析了两端开敞、两端半封闭和一端开敞、一端半封闭状态下煤棚的主体结构和围护结构的风致内压特性.结果表明:对于主体结构,相比两端开敞状态煤棚,在0°风向角下,一端半封闭、一端开敞状态下的煤棚在开敞端的风压系数增强;在90°风向角下,迎风开敞、背风有墙状态下,内压表现为正,反之则表现为负;迎风端有墙降低低频对风压脉动量的贡献,背风端有墙增强附近测点的功率谱的低频能量.对于围护结构,相比两端开敞状态,一端半封闭、一端开敞状态下煤棚的有墙端正压减小,整体内表面承受的极值风压更大,对结构更为不利.     

联体型双塔建筑静力风荷载的数值模拟

基于Fluent软件,采用雷诺应力模型RSM对六种不同体型的联体型双塔建筑物的静力风荷载进行了数值计算。研究了不同体型双塔间的静力干扰效应,顺、横风向和扭转方向的无量纲荷载系数等问题。分析表明,当风向角为0°且间距较近时,下游建筑位于上游建筑的尾流边界内,抑制了上游建筑尾流的发展,因此上游建筑的平均风荷载较单体时有所减小,而下游建筑的"遮挡效应"则非常显著。由于角部的处理,延缓了上游建筑气流的分离和再附,上游建筑的平均弯矩干扰因子IFm均小于尖角模型的相应值,而下游建筑的IFm均大于尖角模型的相应值。     

线形布置三圆柱脉动气动力及风压分布特性试验研究

为了给线形布置三圆柱结构的抗风设计提供参考，通过刚性模型测压风洞试验研究了线形布置三圆柱在不同风向角(0°～90°)和间距比(1.2～4.0)下的脉动气动力及风压分布特性，并与单圆柱的结果进行了对比分析。研究结果表明：线形布置三圆柱的脉动气动力特性可按间距比大致分为小间距比(1.2≤L/D≤2.0,L/D为相邻圆柱中心距与圆柱直径之比)、中等间距比(2.0相似文献   

方形结构风荷载Jensen数效应研究

为了解试验模拟的地表粗糙度偏差对方形结构风荷载的影响,在风洞中模拟不同缩尺比的A、B两类粗糙度指数风场,研究Jensen数分别为1 200、6 000时结构风荷载的Jensen数效应。结果表明:Jensen数变化对平均风荷载影响很小,对脉动风荷载影响较大; Jensen数由6 000减小到1 200时,顺风向、横风向、扭矩脉动风荷载增大幅度约为200%～250%; Jensen数减小会使风荷载功率谱低频段能量呈小幅增大趋势,高频段能量呈小幅减小趋势; 当来流与方形结构的直线边存在一定夹角时,Jensen数变化对各类型风荷载相关性影响变小; Jensen数增大会使各层间顺风向、横风向与扭矩风荷载相关性减小; Jensen数由1 200增大为6 000时,对扭矩风荷载相关性影响最大,降幅为63%,横风向风荷载相关性最大降幅为40%,顺风向风荷载相关性最大降幅为15%; 增大Jensen数会使顺风向风荷载相干函数与Davenport指数衰减形式吻合的频率范围增大,高频部分的竖向相干函数减小; 横风向风荷载与扭矩风荷载竖向相干函数更符合Davenport指数衰减形式。     

凸角三角形退台高层建筑风荷载特性研究

文中以下部横截面为凸角弧边三角形、上部退台为弧边Y形的在建超高层建筑为工程案例,采用风洞试验方法对其风荷载特性进行了研究。基于表面测压试验结果,探讨了不同高度处局部和整体体型系数以及风荷载功率谱密度的变化规律,考察了退台对体型系数及风荷载频谱特性的影响。结果显示不对称迎风时这类建筑的整体体型系数最大,退台处的整体体型系数存在突变,且退台后系数有所增大;退台后负压局部体型系数峰值有较明显减小;弧面迎风时这类建筑的漩涡脱落最为显著,此时斯托罗哈数以及功率谱密度带宽沿高度变化不大,表明退台对此类建筑频谱特性的影响较小。     

倒伞形挑篷群体风荷载试验研究

以某实际结构工程为背景,在同济大学的TJ-3大气边界层风洞中对26个倒伞形挑篷群体结构进行了测压试验,得到了挑篷群上的平均风压系数、脉动风压系数、典型风向角下的分块体型系数和倾覆力矩系数,讨论了挑篷上表面、下表面和净风压的风压分布特性和最不利风向,并分析了挑篷间的相互气动干扰效应.结果表明,挑篷上的风荷载主要以向上的合...     

圆角化方形截面高层建筑风荷载特性试验

对圆角率为25%的正方形高层建筑刚性模型进行了测压试验,并对其风荷载特性进行了研究;分析了三分力系数和基底力矩系数随风向角的变化规律,给出了阻力系数平均值、根方差值和升力系数根方差值拟合结果;分析了最不利风向角下的风荷载功率谱,并采用经验公式进行拟合;分析了体型系数并与规范中正方形体型系数进行了对比。结果表明:对正方形建筑角部进行圆角化处理能明显降低建筑风荷载,且消除了功率谱曲线谱峰尖而窄的单峰现象,从本质上改变风荷载特性,有利于主体结构的抗风设计;角部区域负压较大,对幕墙抗风设计不利。     

矩形超高层建筑归一化横风向脉动风荷载谱模型

为研究超高层建筑横风向脉动风荷载谱特性，在B、D两类紊流风场中开展了不同长宽比矩形刚性模型测压试验。结果表明：横风向脉动风荷载特性主要受紊流风场、气动外形和旋涡脱落等因素影响，矩形柱截面的长宽比变化将影响功率谱幅值及能量分布。当矩形柱截面长宽比小于3时，横风向脉动风荷载谱特性主要受旋涡脱落控制，但当长宽比超过3后，矩形柱侧面分离再附流动的影响逐渐加强，具体表现在：功率谱峰值减小、带宽增大及高频区出现较小谱峰。根据风洞试验结果和矩形柱横风向脉动风荷载谱特性，提出了归一化横风向脉动风荷载谱模型，该经验公式物理意义明确、形式简洁，有一定的工程参考意义。     

杭州萧山国际机场T4航站楼主楼屋盖风荷载的风洞试验与数值模拟研究

综合采用风洞试验和计算流体动力学(简称CFD)数值模拟方法,对萧山国际机场T4航站楼主楼屋盖表面风荷载进行了分析研究.首先,分析了屋盖表面典型位置的平均风压系数和脉动风压系数随风向角的变化规律,进而研究了具有较大平均和脉动风压系数的75°和270°风向角下,屋盖短轴中心位置和边缘位置截面测点平均风压系数随位置的变化情况;然后,研究了典型风向角下屋盖表面体型系数等值线云图,并给出了用于屋盖结构抗风设计的分块体型系数;最后,结合CFD数值模拟所得屋盖周围流场,分析了屋盖风荷载作用机理.结果 表明,来流在屋盖迎风边缘位置存在较为明显的流动分离现象,屋盖总体上处于流动分离区,导致屋盖总体表现为受到向上的风吸力作用;屋盖迎风边缘位置流动分离更为显著,因此该位置的风吸力也最大,比较容易引起屋盖的局部受风破坏.