Profiles of mean wind speeds and vertical turbulence intensities measured at seashore and two inland sites using Doppler sodars

The authors’ group has been conducting full-scale measurements of wind velocities with Doppler sodars. It is very important to accurately assess the profiles of mean wind speeds and turbulence intensities in relation to terrain roughness. In this study, the profiles were evaluated for all data measured over a long period at a seashore and two inland sites. It is confirmed that for strong winds the profiles can be approximated by a single power law at altitudes between 50 and 340 m. The power law exponents of the mean wind speed profiles are approximately 0.1 for wind from the sea and 0.2-0.3 for wind blown over land. Those of the turbulence intensity profiles are approximately 0 and −0.2 to 0.4, respectively.     

基于北京中心城区实测的城市边界层风场特性

为了对城市边界层的特殊风场特性进行研究,利用位于北京中心城区325 m气象观测塔,在9个不同高度布置超声风速仪,得到了2013-2017年间风速、温度连续观测的实测数据.统计分析表明:北京城区以良态风为主,盛行北风、西北风及南风,但强风主要来自西北向;除昼夜温度变化外,城市边界层的热量交换很大程度受到下垫面逆辐射影响....     

基坑围护结构变形模式对地表沉降的影响

利用三维数值分析方法,在考察计算范围和边界条件对计算结果产生影响的基础上,把围护结构变形模式加以简化,探讨了不同的围护结构变形模式与基坑四周土体沉降范围、沉降分布形式以及沉降最大值和所处位置之间的关系.经分析发现,围护结构变形越向下发展,引起的墙后土体沉降范围越大, 沉降最大值的位置也越向远离墙体的方向移动,而沉降曲线呈越来越平缓的趋势.同时,围护结构变形扫掠过的体积和墙后土体下沉量具有某种相关性,扫掠过的体积越大,墙后土体下沉的体积也越大.     

影响不对称支撑圆形钢天线风致疲劳寿命的因素

在求得结构不同风向、风速下风致响应以及结构所在位置处的风速风向联合分布函数的基础上,基于经典的疲劳累积损伤理论,对一实际不对称支撑圆形截面钢结构进行风致疲劳寿命估计。通过实例分析的结果,讨论了风向、结构表面粗糙度、涡激共振以及平均风速等重要因素对结构风致疲劳寿命的影响。计算结果表明:1)风向对结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在出现概率大的风向区间内造成的疲劳累积损伤较大;2)结构表面粗糙度对结构的风致疲劳寿命影响也较大,疲劳寿命随着表面粗糙度的增加而减小;3)涡激共振对结构的疲劳寿命有一定的影响,在计算结构的风致疲劳寿命时,不应该忽略涡激共振的影响;4)平均风荷载对结构的风致疲劳寿命影响较小。     

围护结构变形模式对土压力的影响

围护结构的变形模式、土体的性质、墙土间的摩擦特性以及墙后填土随位移增大产生的变形和强度的发展等因素都对围护结构所受的土压力的大小和分布产生影响,而经典的土压力理论无法考虑以上除土体性质之外的诸多因素的影响。本文利用三维数值分析方法,在考察计算范围和边界条件对计算结果产生的影响的基础上,把围护结构变形模式加以简化,探讨了不同的围护结构变形模式对土压力大小和分布的影响,经分析发现围护结构变形模式不同,土压力达到极限状态所需位移不同,而且所受土拱效应的影响程度也显著不同。同时本文分析了围护结构单一变形模式下,土体参数对土压力的影响。     

梁柱凹凸布置对规则巨型框架结构表面风压计算的影响

风压沿建筑物表面的分布具有复杂性,现行的GB50009-2001《建筑结构荷载规范》对风荷载平均风压取值的简化计算标准,只考虑到了大气层风压高度和建筑物体型等因素的影响。本文在风洞试验的基础上,通过对试验数据的数值分析和拟合,发现建筑物表面粗糙程度对建筑物表面的风压分布影响相当明显,并在此基础上得出了风压沿巨型框架结构不同表面粗糙程度下的简化计算公式。算例研究表明,建筑物表面不同粗糙程度引起的风压分布变化对规则巨型框架结构变形的影响较大,在设计中应予以考虑。     

风洞内非中性边界层风场和温度场耦合模拟

现有城市中性大气边界层只考虑风场忽略了温度场,无法研究大气昼夜温度分布对城市环境的影响。然而,温度场是对于城市环境研究的一个重要的因素,尤其在城市规划、城市热岛、污染物扩散等方面。城市非中性大气边界层包含风场和温度场,并分为稳定和不稳定两类,其风洞实验需要同时控制风场和温度场的模拟装置。文章采用数值模拟的方法模拟三角形尖劈、粗糙元、温度分层装置对风洞试验段的风场和温度场的影响规律,提出城市非中性稳定大气边界层风场和温度场在风洞内耦合形成时的控制策略,建议在稳定城市边界层的风洞试验时,先满足边界层速度、湍流度的风场特性要求,然后考虑风洞内的热损失,分段提高温度分层装置的温度梯度,从而同时实现目标风场和温度场。     

A 2-D numerical model of boundary-layer flow over single and multiple surface condition changes

Based on the 1-D planetary boundary layer model of Weng and Taylor with E-? turbulence closure, a 2-D numerical model is developed to study the atmospheric boundary-layer flow over single or multiple changes in surface conditions. These changes can include surface roughness, thermal and moisture properties. A constant flux wall layer is used within which approximate forms for the velocity, temperature, moisture and turbulent kinetic energy profiles are obtained by analytic solution with the assumption of production equal to dissipation of turbulent kinetic energy. We also use a simple, analytic model dealing with the surface roughness change effects in neutral stratification based on the concept of an internal boundary layer. Model results for roughness changes are discussed and compared with other models and published field data.     

上海建筑楼顶风能资源的初步调查研究

研究了上海建筑楼顶风速与气象站数据的相关性。通过测试上海市同济大学嘉定校区和杨浦校区的某些高楼屋顶的24 h风速数据,将之与嘉定校区中德学院小型气象站的气象数据,以及上海徐家汇地区10 m高度测风塔上的气象数据进行对比,分析了上海市楼顶风速特点。经过比较,发现位于郊区的嘉定校区低层建筑楼顶的风速情况均可使用中德学院气象站的风速代替,但是高层建筑的风速情况还需进一步研究。而杨浦校区处于市区,地形复杂,各楼顶的风速不能以气象站的风速来估算,因此市区气象站的和各楼的风速相关性还有待进一步研究。     

数值模拟大气边界层风洞中湍流模型的比较

风洞模拟试验是风工程研究的一种重要手段,在对大气边界层风洞进行数值模拟的时候,湍流模型的选取是影响模拟计算结果的至关重要的因素之一,本文针对大气边界层的风洞模型为考察对象对湍流模型进行了考察,考虑了各种湍流模型对计算结果的影响,并与实验结果进行了对比,旨在得出大气边界层风洞模拟中比较适合的湍流模型。研究发现在模拟大气边界层的风洞时,一般宜采用RNG k-ε模型,在计算资源和时间允许的情况下,建议使用雷诺应力模型。     

探地雷达速度参数的求取方法

探地雷达的传播速度反映介质电磁性质的变化情况,雷达记录的是来自目标体反射回波的双程走时,速度在时深转换过程中起着重要的作用,在资料处理中也经常要利用速度参数,因此速度参数的求取至关重要。文中根据已知几何尺寸的混凝土试件,结合采集的数据,详细地介绍了5种速度参数的求取方法,并指出这5种方法在实际工程中相应的适用条件。     

建筑结构基本风速和基本风压问题浅析

重点介绍了确定基本风速和基本风压的标准,包括地面粗糙度类别、标准高度、标准重现期、平均风的时距、最大风速的样本取法以及概率分布类型,以使工程设计人员对我国规范基本风速和基本风压的取值有一个更深刻的认识。     

中外规范基本风速对比分析

为了解开涉外项目中部分工程技术人员的困惑,针对目前中外规范中基本风速定义不同的情况,通过对美国、英国-欧盟、德国、俄罗斯、日本、印度和中国规范基本风速定义中的标准高度、时距、重现期、地面粗糙度类别等要素进行逐一对比分析,得出各国规范中基本风速定义的异同。基于上述规范基本风速的对比分析结论,进一步探讨了不同规范间基本风速的转换选取方法,以确保涉外项目的风荷载取值合理。     

Boundary layer wind structure from observations on a 325 m tower

This paper is concerned with vertical distributions of mean wind speed and atmospheric turbulence characteristics over a typical urban area. The wind data were measured from more than 30 anemometers installed at 15 different height levels on the 325 m high Beijing Meteorological Tower during numerous windstorms. Profiles of mean wind speed are presented based on the field measurements and are compared with empirical models’ predictions. Aerodynamic parameters of atmospheric boundary layer are determined from the measured wind speed profiles. Furthermore, wind velocity data in longitudinal, lateral and vertical directions, which were recorded by ultrasonic anemometers at three height levels during windstorms, are analyzed and discussed. Atmospheric turbulence information such as turbulence intensity, gust factor, turbulence integral length scale and power spectral densities of the three-dimensional fluctuating wind velocity are presented and used to evaluate the adequacy of the existing theoretical and empirical models. A comparative study between the measured profiles of turbulence parameters and those estimated by AIJ-RLB-1996 and ASCE (1999) is performed. The objective of this study aims to provide useful information on boundary layer wind characteristics for the wind-resistant design of tall buildings and high-rise structures in urban areas.     

OpenFOAM模拟风洞边界层风场

使用开源CFD软件OpenFOAM进行了风洞边界层风场的模拟,通过模拟一方面验证了采用开源CFD软件OpenFOAM进行计算风工程模拟的有效性,另一方面也对模拟结果中边界层风场的特性进行了一定的讨论。     

风洞实验及其在建筑领域应用的研究

近年来,由于建筑工程材料及施工方法的大幅进步,风力成为超高层建筑、体育场馆大跨屋盖、斜拉桥等结构的主要水平荷载。同时随着城市高层及高密度建筑的不断出现,城市空间构成变得非常复杂,由此而产生的各种风环境问题日益受到人们的注意,因此对建筑风环境进行研究很有必要。本文通过探讨风洞实验及其在建筑领域的应用,研究风洞实验在应用于建筑领域的进一步发展中,要注重改进修正的要素及其重要性。     

低矮房屋风荷载实测研究(Ⅰ)——登陆台风近地边界层风特性

基于可移动双坡屋面实验房及测风塔获取的"苏迪罗"、"彩虹"、"凯萨娜"和"芭玛"等台风登陆期间的三维脉动风速数据,对近地边界层平均风特性和湍流特性进行分析。分析结果表明:近地100m范围内平均风速剖面符合对数律和指数律分布,平均湍流度剖面符合指数律分布;与良态季风条件下相比,摩擦速度、地面粗糙度长度、平均风速剖面指数α值相对变大,平均湍流度相对增大20%以上;湍流度与阵风因子相关性与Ishizaki实测结果一致;纵向、横向和竖向三湍流分量的竖向相干函数衰减指数为16.82、7.23、3.69;离地3.2m高度处各向湍流分量的功率谱值大于10m高度功率谱值2倍以上,在低频范围各向湍流分量含能量相对要大,湍流功率谱高频段下降相对较快,在惯性子区各湍流分量的功率谱的分布显著偏离"Kolmogrove-5/3"律。     

华南沿海地区台风风场数值模拟与危险性分析

利用台风关键参数的概率分布模型,建立了台风年极值风速概率分布模型,对华南沿海地区不同重现期内的台风极值风速做出推断,为该地区建筑设计及城市防灾减灾提供了风荷载信息,以确保建筑结构在台风侵袭下的安全性。     

空间结构导向下城市增长边界划定理念与方法探索——基于杭州市的案例研究

根据对国内外城市空间增长边界划定方法的分析,同时基于我国城市空间发展的特殊性和复杂性,提出空间结构导向的城市增长边界划定理念,分析空间导向的需求、空间结构和增长边界两者的互动路径,以及实现结构引导的思路.并将这一理念和方法运用于杭州市的案例研究中,在发展规模判断的基础上,探讨宏观层面的空间结构,结合具体划定方法,划定刚性与弹性城市增长边界.进一步探讨总结了与空间结构长效引导结合的城市增长边界划定要点,包括以构建良好的空间结构为前提,以定量方法的深入研究为核心,以刚性与弹性城市增长边界并举应用为落脚点等方面.