雷暴冲击风作用下球壳型屋面模型风压特性试验研究

以球壳型大跨度屋面为研究对象,进行雷暴冲击风作用下的刚性模型风洞试验。按照相似准则制作了不同类型球壳型屋面模型,利用射流装置、粗糙元等模拟了雷暴冲击风流场,研究了失跨比、高跨比及同一矢跨比下的跨度等结构参数以及屋面所处流场位置的变化对冲击风作用下屋面的风压极值位置及其数值大小、气流分离点位置等的影响。试验结果与CFD数...     

稳态冲击射流作用下平地及坡地高层建筑的风荷载特性

现行规范的设计风荷载以普通大气边界层风场为主,其平均风剖面为指数型或对数型。下击暴流风场的典型风剖面与普通边界层风场差异很大。基于稳态冲击射流试验和数值模拟分析,考虑平地与坡地两种地形以及坡地坡度的影响,研究冲击射流风场中的高层建筑物表面风压分布特性与风荷载情况。风洞试验和数值模拟结果表明：冲击射流风场中建筑表面风压分布不同于大气边界层风场,迎风面最大风压出现在建筑下部;坡地上建筑物迎风面风压小于同等情况下平地上建筑物迎风面风压,而在侧面和背风面则呈现出相反的规律。对不同坡度坡地上的模型分析结果表明,随着坡地坡度的增大,建筑迎风面风压逐渐减小。     

雷暴冲击风作用下输电高塔风致振动特性研究

输电高塔是风荷载较为敏感的结构,风荷载的合理选取往往成为设计的关键一环。文中以某一500kV大跨越塔为研究对象,利用混合随机模型,模拟了雷暴冲击风的三维矢量风场。建立了结构的有限元模型,得到了结构的自振频率和模态特性,并利用动力时程分析法在时域内研究了结构风致振动特性,获得结构位移和加速度的分布规律,分析了结构各高度的风振系数和建议风振系数取值。结构冲击风致振动特性可作为大跨越塔抗风设计的一种参考。     

高层建筑脉动风压谱特性研究

结合长安万科中心写字楼刚体模型测压风洞试验,对高层建筑模型脉动风压谱特性进行了研究,发现迎风面脉动风压谱的试验结果与基于准定常假定获得的脉动风压谱吻合较好,侧风面脉动风压谱的试验结果则可以利用Ohkuma模型谱进行拟合。     

某典型高层建筑表面风压分布特性及干扰效应试验研究

结合某典型高层建筑刚体模型测压试验,详细分析了有、无周边建筑物干扰两种情况下其表面风压的分布特性,并绘制了建筑表面的平均风压系数、脉动风压系数等值线分布图。试验研究表明:群体高层建筑间的风干扰问题主要表现为遮挡效应和峡管效应;当上游建筑的尾流边界受到干扰时,上游建筑的侧风面和背风面的风压系数会发生显著改变。     

复杂体型高层建筑风压分布及干扰效应研究

本文以厦门市某复杂体型高层建筑为研究对象,通过风洞试验并结合CFD数值模拟的方法,研究该单体建筑在有无周边环境干扰下的风压分布特征.结果表明:无周边环境干扰时,迎风面平均风压为正值,其余各面为负值,迎、背风面的脉动风压系数值较侧面小;有干扰时,干扰建筑对该高层建筑的平均风压及脉动风压影响较大.单体建筑容易受到周边环境的...     

复杂体型高层建筑风压分布及干扰效应数值研究

基于Fluent6．2软件平台,采用Reynolds平均法（RANS）对复杂体型高层建筑群的表面风压分布及干扰效应进行数值模拟分析,并通过CAARC标准模型检验文中数值方案与参数选择的合理性;以此为基础,在建筑物表面计算分块体型系数,将其结果与现行规范进行比较分析,得出了一些有意义的结论。     

考虑地形影响的高层建筑风荷载特性

为研究临江地形对某超高层塔楼群体的影响,采用数值模拟研究了建筑附近流场结构、建筑表面风压分布特性以及地形对建筑风荷载体型系数的影响。结果表明:考虑临江地形后,流场在江堤附近存在加速效应。与江堤距离较近的塔楼风荷载受地形影响明显,设计时应考虑地形影响。     

台风 “鲇鱼”作用下厦门沿海某超高层建筑的风场和风压特性实测研究

为研究我国沿海地区超高层建筑的风场和风压特性,在2010年台风“鲇鱼”登陆前后对厦门沿海某超高层建筑的风场和建筑表面风压进行了同步监测。通过对实测风场和风压数据的深入分析表明：沿海地区超高层建筑风场的湍流度随风速增大变化平稳,阵风因子随湍流度的增大而增大;实测脉动风速功率谱密度与von Karman谱吻合较好;建筑各面内测点之间的瞬时风压、平均风压、平均风压系数和极值风压系数具有较强的相关性;实测平均风压和平均风压系数在迎风面较大,在背风面非常小;当风从角部吹向建筑时,随着风向角的变化,两迎风面的平均风压系数随着平均风速的增大变化规律相反;两背风面的平均风压系数随着平均风速的增大逐渐减小;迎风面的极值风压系数随着风向角的变化正负波动较大,背风面的极值风压系数分布较为均匀;迎风面的脉动风压系数较大且变化较大,背风面的脉动风压系数非常小且变化平稳;建筑各面的极值风压系数和脉动风压系数的幅值随着风速的增大逐渐减小。     

高层建筑表面风压系数分布公式的数值计算与拟合

高层建筑物结构风荷载与暖通渗风量的计算都依赖于建筑物外表面上的风压分布资料与风压系数的具体数据。对不同风速作用下不同体型和尺寸的空气绕流高层建筑模型外表面上的风压进行了数值计算，利用计算结果对风压系数分布进行了数学回归，并拟合出风压系数分布公式。     

Numerical study on wind pressure characteristics of Chinese yurt building under downburst wind

Inner Mongolia is a high-frequency thunderstorm region in China, and the downburst caused by the thunderstorm weather is a severe threat to buildings. In order to study the influence of downburst on the wind pressure characteristics of the yurt building, the wind field model of the yurt building under downburst is established based on the computational fluid dynamics method, and the effect of the wall treatment method and turbulence model on the numerical simulation of wind pressure of the yurt building under downburst is analyzed. The results demonstrate that the maximum positive pressure at the windward side of the yurt building occurs at 3/4 of the yurt building height under downburst, and the maximum negative pressure at the roof of the yurt building appears at the center of the roof. Compared with the experimental results, the Shear Stress Transport (SST) k-ω model is suitable for simulating both sides of the yurt building, while the Reynolds Stress equation Model (RSM) is suitable for simulating the windward side, roof, and leeward of the yurt building. The enhanced wall treatment is appropriate for simulating the remaining sides of the yurt building while the standard wall function is appropriate for simulating both sides of the building.     

风暴移动对下击暴流风场特性的影响研究

气象观测表明,下击暴流的风暴中心是移动的,风暴的移动会对风场特征产生重要影响。为研究风暴移动对下击暴流风场特性的影响,基于计算流体动力学方法建立考虑移动效应的下击暴流数值模型,并通过可移动喷口的冲击射流试验对数值模拟结果进行了验证。结果表明：移动下击暴流风场在风暴中心前缘存在较大环涡,形成弓形分布的极值风速区域,最大水平风速出现在距离风暴中心r=1.0Djet（Djet为喷口直径）左右,极值风速可达1.5Vjet（Vjet为射流速度）;风暴后方水平风速被减弱,最大风速出现在r=1.5Djet附近,极值风速约为0.8Vjet。近地面竖向风速随高度的增大而增大,受风暴移动的影响,在风暴中心区域,竖向风速向风暴移动方向一侧倾斜;在风暴中心区域以外,竖向风速主要由环涡引起,较大竖向风速主要分布于风暴中心后方以及风暴中心前方1.0Djet~2.0Djet的区域。风暴的移动导致风场中测点风速和风向随时间变化显著。     

高层建筑水平悬挑遮阳板风荷载的风洞试验研究

高层建筑悬挑遮阳板等小尺寸构件直接承受风荷载作用,在强风作用下的安全性备受关注。相对于建筑的整体尺寸,悬挑遮阳板很小,难以在缩尺模型上直接模拟,因此在实际工程的风洞试验研究中常常被简化或者忽略。研究中利用3D打印技术制作了精细化的有悬挑遮阳板的高层建筑风洞试验模型,并在打印遮阳板模型时直接预留测压管道,分析了水平悬挑遮阳板的风压分布规律及遮阳板对建筑立面风压的影响,并对基于建筑立面风压的悬挑遮阳板风压估计方法的估算误差进行了评估。研究结果表明：高层建筑水平悬挑遮阳板的最不利净风压的最大值出现在顶层遮阳板处;水平悬挑遮阳板的存在能较大程度地削弱建筑立面上的最不利负风压;悬挑遮阳板最不利风压可利用其上下两侧附近建筑立面测点的风压差近似估计,但对于建筑立面边缘附近的悬挑遮阳板端部以及建筑底部附近的最底层悬挑遮阳板上的最不利风压,这种方法的估算误差较大。     

某超高层建筑风洞测压试验

依据某超高层建筑,着重介绍了风洞试验的方法,描述了在考虑有、无环境建筑影响下,该高层建筑一些典型的表面风压特性以及一些测点风压随风向角的变化规律。结果表明:迎风面中上部风压系数较大,接近1.0;底部部分风压系数达到1.0;侧风面和背风面风压系数大多为负值,特别是靠近角落处由于涡旋脱落,其值可达到-2。环境建筑对该高层建筑表面风压的影响较大,特别在建筑中下部。为其进行结构设计提出一些参考。     

平面布局对高层建筑群风压影响的数值研究

基于SSTk-w湍流模型封闭求解N-S方程的RANS方法,模拟了CAARC高层建筑标准模型的风压,在验证数值方法具有较好精度的基础上,模拟计算几种典型平面布局的高层建筑群风压场,通过对各布局建筑物风压分布及风力的比较,获得平面布局对风压分布影响的规律,可为建筑布局规划及抗风设计提供参考和评价依据.     

局部受损低矮房屋平均风压特性试验研究

通过风洞试验对村镇地区常见的带有硬山搁檩的双坡屋面风压规律进行研究,讨论了房屋在完全封闭、门窗洞口打开以及屋面开洞三种情况下的屋面外部、内部平均风压系数在不同方向角下的分布特性。试验结果表明:硬山搁檩双坡屋面在风向角为50°,60°时,外屋面角部易破坏;屋檐下部的风压系数随屋面坡度的改变而改变;门窗开洞时内屋面风压会加大屋面荷载;屋面开洞对降低屋面风荷载起到有利作用。     

开洞矩形截面超高层建筑局部风压风洞试验研究

基于一栋立面上有多个开洞的矩形截面超高层建筑的刚性模型表面压力测量风洞试验结果,分析了矩形截面超高层建筑在长边立面上不同开洞工况下建筑各表面平均风压系数和最不利风压系数的变化规律。试验结果表明:当建筑长边迎风时,开洞使得背风面洞口附近的平均风压系数绝对值增大,但迎风面上的平均风压系数变化很小;当建筑短边迎风时,开洞对洞口附近的平均风压系数和最不利正风压系数均只有微弱影响,但对其最不利负风压系数却有很大影响,特别是中部开洞,将使其周围的最不利负风压系数增大一倍以上;开洞对短边立面上的最不利风压系数不产生明显的影响。为有结构开洞的高层建筑洞口附近的围护结构设计提供了参考数据。     

设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载研究

对设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑的风荷载采用风洞试验方法进行研究,分析扭转体型高层建筑风压和风荷载合力的分布特征,研究装饰结构对主体结构风压分布的影响、装饰结构自身内外表面的风压分布特点,比较有无装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载合力。结果表明：扭转体型对主体结构的局部风压和扭矩产生较大的影响,但对主体结构X向和Y向风荷载合力的影响不大;装饰结构对主体结构迎风面和背风面的风压影响较小,但能明显减小主体结构侧风面风压的平均值和脉动效应,使得主体结构的极值负压得到降低,有利于围护结构的抗风设计;装饰结构上同一位置内外表面的平均风压非常接近,合成的净压值很小;装饰结构对于主体结构的平均风荷载影响较小,但降低了主体结构风荷载的脉动效应,对主体结构的抗风有利。     

竖向外伸肋板对高层建筑气动力特性影响的试验研究

为研究建筑外表面竖向外伸肋板对高层建筑气动力的影响,试验中采用了1个未设置肋板的参考模型和4个不同肋板布置形式的研究模型,通过模型测压风洞试验,获得了不同风向角下各模型的表面风压,进而对比分析了各模型的基底弯矩系数和层风力系数。试验结果表明：在所有试验模型中,外伸宽度d(d=7.5%D,D为模型长度)较小且靠近建筑边缘(b=15%B,b为肋板与模型边缘距离,B为模型宽度)的竖向肋板可以有效降低横风向脉动层风力系数,最大降幅为40.17%;竖向肋板可以有效降低基底弯矩系数的极值,顺风向和横风向的基底弯矩系数极值最大降幅分别为28.64%和39.02%。通过对比横风向气动基底弯矩功率谱密度发现,无肋板参考模型与加肋板模型的功率谱密度接近,说明竖向肋板的作用并非改变横风向脉动风荷载的能量分布,而是降低其强度;通过研究基底弯矩的相平面轨迹发现,当竖向肋板外伸宽度较小时,顺风向和横风向基底弯矩相关性随着竖向肋板外伸宽度的增大而增强。总体上,通过合理的竖向肋板布置能够取得较为显著的气动优化效果。