阵列式分布高层建筑群风致干扰效应研究

基于实际超高层建筑群的风洞对比试验,研究了阵列式分布高层建筑群建筑主体结构轴向风荷载静力、动力干扰效应及围护结构干扰效应,并结合CFD计算结果及基底弯矩谱分析了干扰机理.研究表明:①阵列建筑群角部建筑平动方向平均风荷载不高于单体建筑,但平均扭矩会有较大幅度增加,且横风向振动可能加强;②临近角部的边缘建筑,由于前方来流加速,平均风荷载相对于单体建筑约增加20％;风速增加导致横风向功率谱谱峰向高频方向移动,对结构横风向均方根响应影响较大;③受遮挡效应影响,离角部相对较远的边缘建筑主体结构平均风荷载不超过单体建筑;④两侧建筑干扰引起边缘中部建筑前方来流风速增加,与单体建筑相比,边缘中部建筑的迎风面极值正压增加,侧面极值负压增加.     

单个周边建筑对工业厂房屋面平均风压的气动干扰效应

工业厂房通常处于工业厂区内,受周边建筑的干扰,其表面风压分布与单个独立厂房不同,相邻建筑会对风荷载产生影响。基于单个厂房与两个串列厂房刚性模型风洞试验,给出了不同工况下屋面的平均风压,分析了屋盖横向、纵向端部与中部测点的平均风压分布规律,对比了不同串列距离条件下受扰厂房与独立厂房屋盖表面平均风压分布,探讨了平均风压系数干扰因子随风向角及干扰距离的变化规律。试验结果表明：不同风向角时,干扰效应截然不同;干扰效应存在临界风向角。临界风向角一般保持在 30°~50°范围内,小于临界风向角时,干扰起放大效应;大于临界风向角时,干扰为遮挡效应。此外,运用最小二乘法拟合了干扰因子设计值实用计算式,为受扰厂房建筑屋盖表面风压的修正提供依据。     

行列式建筑群横顺风向的风干扰效应研究

基于流体动力学软件CFX10.0计算平台,采用数值模拟方法对行列式群体建筑物间的相互干扰效应进行模拟,研究各单体建筑表面的风荷载平均风压系数干扰因子随建筑物间距Sx的变化规律,得出当Sx较小时,变化规律复杂,上游建筑对下游建筑呈现明显的遮挡效应,当Sx大于3b时,建筑群中各个建筑表面干扰因子趋于稳定。从风干扰角度为中高层建筑群的设计提供参考。     

任意排列两方形断面高层建筑风致干扰机理研究

风致干扰效应是高层建筑群抗风设计中的常见难点问题之一。采用刚性模型测压试验,研究了均匀层流和两种大气边界层风场条件下任意排列两方形断面高层建筑的风致干扰效应,通过平均和脉动基底弯矩系数的干扰因子、风力系数、风压系数分布以及风荷载功率谱的研究,解释了其风致干扰效应的机理。结果表明,任意排列的两方形断面高层建筑风致干扰中,至少存在横风向静力干扰、顺风向静力干扰和横风向动力干扰三个值得注意的干扰区域。 窄道形成的加速效应使受扰结构上形成指向施扰建筑横风向平均吸力和阻塞形成的受扰建筑的横风向平均推力;遮挡效应使得受扰建筑承受指向位于上游的施扰建筑的顺风向风力;漩涡叠加增强位于尾流区受扰建筑上的横风向脉动荷载。不同风场的试验结果表明,提高来流的紊流度有助于减弱上述干扰效应。     

交错布局轻型双坡房屋群表面风压特性

为了研究交错布局轻型双坡房屋群表面风压特征及周围风环境,基于流体动力学基本原理和大气边界层理论,采用流体动力学分析软件FLUENT,结合风洞试验数据研究计算域大小、网格数量及湍流模型等关键技术与参数,建立了双坡房屋群的数值风洞模型。以横向疏密系数、纵向疏密系数及风向角为参数,运用数值风洞对轻型双坡房屋群进行60种工况的风压分布特性研究,得到风致干扰效应下房屋群表面风压分布规律;引入干扰因子将目标房屋相对单体的受扰程度量化,得到房屋群的风荷载体型系数;计算了90°风向角下房屋间监测点的风速,借助风速比指标对室外风环境进行评估。结果表明:90°风向角下,交错布局群体房屋的纵向无干扰间距为4L（L为房屋长度）,横向无干扰间距为5B（B为房屋宽度）;房屋群横向间距为0.5B、纵向间距为2L~4L时室外风环境较好。     

十字形超高建筑间距对建筑群的干扰效应影响研究

为研究十字形超高层建筑组成的建筑群的风荷载干扰效应,本文基于计算流体力学Realizable K-e模型,数值模拟了单体十字形超高层建筑和由十字形超高层建筑组成的建筑群在不同间距(24m、30m、36m)下的风环境及建筑表面风荷载,获得了其建筑表面风压、风荷载局部体型系数、等效静风基底弯矩及干扰因子等结果,将两者结果进...     

错列超高层建筑群风荷载静力干扰效应的试验与数值模拟研究

对实际超高层建筑群进行了群体和单体塔楼两次同步测压风洞试验,通过两次试验测量结果,考察风向及塔楼位置对顺、横风向和扭转方向的主体结构承受平均风荷载的影响。同时,进行了CFD数值模拟研究。通过试验结果与数值模拟结果的对比分析,验证了数值模拟的可靠性,结合风压试验结果及CFD计算结果对建筑群干扰效应进行了分析和干扰机理说明。研究结果表明,对于建筑基底力而言数值模拟计算结果偏小,但是无量纲静力干扰因子数值计算和试验结果符合得很好,数值模拟计算可以用于风荷载干扰效应的定性分析。处于中间位置的2号塔楼风荷载静力干扰效应明显,干扰放大作用显著。     

高层建筑风致扭转荷载的干扰效应研究

在相邻建筑物的干扰下,受扰高层建筑的风荷载与其在孤立状态下相比会有较大的变化。本文采用动态测力天平技术,通过模型风洞试验研究了方形截面高层建筑在周边另一个同样建筑的气动干扰下,其平均、脉动和峰值扭转风荷载的干扰效应,分析了建筑物间距、风场和风向角等参数的影响。研究表明,高层建筑扭转荷载的干扰效应很显著,B类风场0°风向角下,峰值扭矩干扰因子IFp可达2.1,45°风向角下更可高达3.5。最后通过分析受扰模型的基底扭矩谱讨论了上游建筑旋涡脱落的影响。     

Y形截面超高层建筑风荷载及风效应的干扰效应研究

通过刚性模型同步测压风洞试验,研究周围建筑对Y形建筑风荷载和风效应的干扰影响,分析了全风向峰值正压系数、峰值负压系数、不同风向角下结构顶部加速度及其干扰因子等参数的变化规律。结果表明：干扰效应对全风向最大峰值负压系数影响程度要大于全风向最大峰值正压系数;干扰效应整体上会减少Y形截面超高层建筑全风向最大峰值正压值,增大全风向最大峰值负压绝对值,不利于工程设计,在实际工程时应引起重视;结构顶部最大峰值加速度受干扰效应影响会有所增加,最大峰值加速度为5.28 cm/s2,满足《高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ 3—2010》对结构顶点最大加速度的限值要求。     

周边建筑对低矮建筑平屋面风荷载的干扰因子

低矮建筑通常都是成群出现的,周边建筑对被包围建筑的风荷载存在干扰效应。通过刚性模型表面测压风洞试验对被同类周边建筑所包围的平屋面低矮建筑表面风压系数进行测量,分析周边建筑的建筑面积密度、相对高度及排列方式对被包围建筑平屋面上的最大局部负风压及最大屋面升力的干扰因子的影响。试验结果显示,最大局部负风压的干扰因子除少数周边建筑面积密度很低或相对高度较矮时大于1.0外,多数情况下都小于1.0;所有存在周边建筑的试验工况中最大屋面升力的干扰因子总是小于1.0;两个干扰因子都随周边建筑面积密度的增大而减小;当周边建筑的相对高度小于1.0时,两个干扰因子都随周边建筑相对高度的增大而减小,但当周边建筑的相对高度大于1.0时,两个干扰因子对周边建筑相对高度的变化不敏感。基于上述试验结果,将两个干扰因子拟合成周边建筑面积密度及相对高度的函数形式,为低矮建筑的设计提供依据,为建筑结构荷载规范的修订提供参考。