并列布置超高层建筑间的风压干扰效应

在边界层风洞中使用同步测压技术详细研究了双并列和三并列超高层建筑在不同间距下建筑各个立面风压的分布特征并用干扰因子IF(定义为建筑受扰后的风压值和相应单体情况的风压值之比)来描述施扰建筑的干扰影响。结果显示:双并列建筑相临立面的平均风压和峰值风压最大干扰因子(IFmax)具有高度的线性相关性,且IFmax随建筑间距而单调衰减。总的说来,两个施扰建筑的干扰效应高于单个施扰建筑的干扰效应,由回归分析得到的反映双并列和三并列建筑侧立面IFmax随并列间距比变化的经验关系式具有较高可信度。对于背风面,两个施扰建筑的干扰产生的放大效应明显大于单个施扰建筑,单个和两个施扰建筑可使受扰建筑背风面平均风压系数分别升高16%和36%、并使迎风面和背风面的总压差系数分别增加5%和13%。     

某体育场看台挑篷风荷载特性及干扰效应风洞试验研究

对某一具有代表性的大型体育场看台挑篷刚性模型进行了表面测压风洞试验,详细介绍了试验所采用的主要技术参数和基本的数据处理方法,对比研究了在有、无临近建筑物干扰情况下的体育场挑篷表面风压分布的等值线图和结构典型测点在不同风向角下的风压变化规律。结果表明,邻近建筑对所测建筑的风荷载有一定的气动干扰影响,相关结论为结构的抗风设计提供了可靠的依据。     

周边高层建筑对大跨屋盖结构静风干扰效应试验研究

为了研究周边高层建筑对大跨屋盖结构顶面风荷载产生的影响,以某科技交流中心风荷载风洞试验为基础,从受扰屋盖总体受力和局部受力两个方面分别研究了施扰高层建筑外形及其相对位置对风荷载干扰效应的影响。最后得出了施扰建筑外形改变对干扰效应的影响规律、施扰建筑处于不同干扰位置对干扰效应的影响规律以及各种外形施扰建筑的最不利干扰位置及平均静风干扰因子(IF)最大值,为大跨屋盖结构设计时的风荷载取值提供了试验依据。     

半月拱形大跨度屋盖的风荷载干扰效应研究

以某半月拱形大跨度屋盖体育场为背景,采用刚性模型的风洞试验和上、下表面同时测压技术,对该体育场屋盖上、下表面的风荷载进行了研究。通过在屋盖上、下表面布置测点,获得不同风向角时屋盖上、下表面各测点的风压系数。对比分析了在有、无上游建筑物遮挡时屋盖表面的综合风压,以及上游建筑物对该体育场屋盖上、下表面风压的影响。研究结果表明:体育场屋盖的风荷载主要以向上的风吸力为主,屋盖迎风支座处正压较大,最大风压系数达1.4,悬挑处负压较大,最大负风压系数达-2.0。在不同风向角下,上游建筑物对屋盖表面风荷载的干扰效应有所不同,在60°风向角下,干扰效应最为明显。     

前方建筑对高层建筑风压分布的干扰效应研究

在大气边界层风洞中开展了某高层建筑群刚性模型测压试验,对比分析了不同前方干扰条件下受扰建筑物表面风压分布特性。结果表明:1)建筑前方无施扰建筑时,斜向布置的施扰建筑物以及并联布置的施扰建筑物对受扰建筑立面的正压影响较大;2)前方施扰建筑较低时,下部平均正压减小明显,最大高达70%,而高处则存在正压局部放大效应;3)前方施扰建筑较高时,迎风面的干扰因子在高度上分布是比较平均的,并且受到的遮挡效应十分明显。所得结果可为此类建筑进行结构风荷载设计提供参考。     

高层建筑静风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。本文采用测力天平模型风洞试验研究了两个高层建筑间的静力干扰效应,得到了两个相同的方形截面建筑在不同相对位置时的静力干扰因子IFm。并且首次引入了正交试验法设计试验方案,研究了施扰建筑高度、截面尺寸和外形对顺风向静力干扰因子IFm的影响。应用人工神经网络方法对试验结果进行了模拟和推广,给出了IFm的等值线图,可供规范应用和参考。     

平面拱形桁架等效静风荷载研究

对矢跨比分别为1/4、1/6、1/8的3个拱形屋面进行了同步测压风洞试验,分析风荷载和结构参数对平面拱形桁架风振响应和等效静风荷载的影响规律。风洞试验结果表明, 0°风向时,高矢跨比屋面的最大负压幅值出现在屋顶,而低矢跨比的出现在迎风前缘。从方便工程应用的角度,采用简化振型函数表达针对结构多个位移和杆件应力响应的多目标等效静风荷载。在工程常用范围内,分析结构矢跨比、跨度、屋面质量、设计风速和风向等参数对中部和端部平面拱形桁架多目标等效静风荷载的影响,得到可用于指导该类结构抗风设计的等效静风荷载风压系数建议值,且经校核,在该等效静风荷载作用下的结构响应与实际动力响应极值吻合较好。     

大跨度屋盖结构的风荷载特征

分析了封闭型和敞开型两种大跨结构屋面风荷载的分布特征。对于封闭型,屋面的迎风区域由于受柱状涡和锥形涡的作用而产生极大的负风压,其他区域风压较小;对于敞开型,迎风时上下表面呈"上吸下顶"的风压叠加组合,背风时呈"上吸下吸"的风压抵消组合。同时讨论了附近的构筑物对屋面风荷载的气动干扰作用,在不同的风向下,干扰体与屋面的相对位置产生不同的干扰效果。     

任意排列双柱体的风致干扰效应

研究了5种不同宽度和5种不同高度比的两个正方形截面柱体间在不同地貌类型下的静力和动力干扰效应。结果显示,不同宽度比的施扰物体的动态干扰效应存在较大的差异,且宽度比受扰物体小的施扰物体在较低折算风速下会诱发涡激共振问题而产生较为严重的动力干扰效应,这个结果也澄清了已有文献的一些错误的结论。回归分析发现不同配置间干扰因子所存在的相关性并得到可以描述不同因素对干扰效应影响的定量关系,这些结果在很大程度上简化了干扰效应研究结果描述的繁杂性,同时使结构在受扰后的风荷载取值更趋于简洁和合理。文中根据对于试验数据的归纳分析结果,提出了一些可供规范修改时参考的建议。     

高层建筑群静力干扰效应的试验研究

采用力天平技术 ,用风洞试验方法研究了 5种不同高度和宽度比的一个和两个施扰建筑物在不同间距和地貌条件下对受扰建筑的静力干扰影响。分析中采用神经网络、统计分析等方法对不同影响因素进行分析和对比 ,采用了一种比较简洁的方式 ,描述三个建筑物间的风致干扰特性 ,解决了三个建筑物的静力干扰效应难以表示的难点。结果显示 :对于顺风向静力干扰而言 ,干扰因子基本都小于 1,呈现遮挡效应。但同时也发现 ,由于狭管效应 ,处于并列布置时的某些配置的最大干扰因子值可高达 1 2 ,即此时结构在受扰后的平均荷载有可能比其孤立状态增加 2 0 %。一般情况下 ,遮挡效应随施扰建筑物的宽度的增大而增大 ,但狭管效应也会随之增强。高度比小于 0 5的施扰建筑的影响可以忽略不计 ,对干扰效应有较明显影响的高度比在 0 5～ 1 0之间 ,高度比超过此范围的建筑物的遮挡影响基本和高度比为 1的一致 ,但狭管效应则会更为明显。     

某双塔楼超高层建筑平均风荷载及干扰效应数值模拟研究

采用Realizable k-ε湍流模型对某方形截面双塔楼超高层建筑平均风荷载进行了CFD数值模拟,并对其干扰效应进行了分析。首先,通过将CAARC高层建筑标准模型数值模拟结果与文献结果的对比,验证了本文数值模拟方法及参数的有效性。然后,进行了单体和双塔楼超高层建筑定常绕流数值模拟计算,分析了不同风向角情况下结构表面平均风压和基底气动力的特点,研究了两塔楼间的干扰效应,还通过流场显示对其柳理进行了分析。     

半球形干煤棚表面风荷载与干扰效应数值风洞研究

利用流体动力学软件对单体与成对出现的半球形干煤棚结构表面的风压分布进行模拟,与刚性模型测压风洞试验结果对比发现,数值风洞模拟结果能够较好地模拟结构表面的风压分布。根据数值风洞获得的表面风压值得到了无干扰与有干扰工况下的分区体型系数以及结构整体的阻力、升力系数,同时,讨论分区体型系数、整体阻力、升力系数随风场条件、风向角以及干扰条件的变化规律。     

大跨度结构风荷载的风洞试验和CFD数值模拟研究

针对某大跨度结构,进行动态测压风洞试验和风荷载数值模拟研究。通过风洞试验,给出了该大跨度体育馆屋面及四周立面表面的风压系数,并分析了风压分布的特征,为该工程的主体和围护结构抗风设计提供详细的风荷载数据。通过数值模拟研究,探讨复杂体型建筑表面平均风压CFD数值模拟的可行性,提出了应用于复杂工程CFD数值模拟时的网格划分方法,有效地减少了多个风向角时的建模工作量。计算结果表明,体育馆表面的风压与风洞试验结果基本一致;在局部区域存在较大误差。最后比较了网格密度、湍流模型对数值计算精度的影响。CFD数值模拟简洁、高效,能获得丰富的数据成果,可以用于复杂工程的平均风荷载研究。     

基于风洞试验的复杂超高层风振响应简化分析

对于体型复杂的超高层建筑,通常利用风洞进行刚性模型试验,从而得到可直接用于设计的风荷载体型系数;然而高耸结构由于其基频较低,风与结构的耦合作用往往会导致结构振动的明显加大,对于主体结构及其维护构件的安全使用产生不利的影响。在采用简化层模型假设的基础上,通过风洞试验的数据,编制了计算高层复杂建筑结构风振相应的程序。通过对一实际工程的计算分析表明,计算结果合理可靠,并已运用于设计中。     

风致土-结构动力相互作用模型探讨

相比于实际建筑,风洞试验模型尺寸较小,已有的介入试验方法,对有土体参与的风洞试验模型结果影响较大。因此,有土体参与的风洞试验未见报道。人工合成透明土试验方法为风致土-结构动力相互作用模型试验提供了新思路。可利用透明土,构造无损可视化动态风致土-结构试验模型,研究风致土-结构动态反应规律,直接观察风致结构、桩体及土体内部运动过程,理清风致地基-基础-结构整体响应规律及机理。     

巨型框架结构风荷载特性的风洞试验研究

通过风洞试验的方法研究了以矩形为基本截面形状的巨型结构风荷载的特性。给出了巨型建筑表面风压分布规律 ,同时对大门厅的内风压分布进行了分析。所得的这些结果对结构的抗风设计有较为重要的指导意义。     

膜结构风致动力响应数值模拟

许多工程领域中都存在流体-结构耦合作用现象,膜结构作为一种风敏感型结构,此现象在其风致动力响应方面表现更为明显。针对膜结构本身的特点,给出了流体-结构耦合作用下流体的基本控制方程的ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述、结构的基本控制方程和求解耦合方程的直接求解算法。采用Adina软件实现了简单张拉膜结构的流体-结构耦合作用风致动力响应数值模拟,并与已有风洞试验结果进行了比较。对比结果表明,给出的方法可以准确地计算出柔性结构考虑流体-结构耦合作用的风致动力响应,可为相关的科学研究和工程设计提供理论依据。     

四川稻城亚丁机场航站楼风洞试验研究

四川稻城亚丁机场航站楼造型独特,处于高海拔地区,对风荷载作用较为敏感。现采用1∶100的刚性测压模型进行风洞试验,取得了24个风向角下结构表面测压点的分区体型系数、平均风压系数和位移风振系数,并详细研究了不同风向角下位移风振系数和风荷载分布的变化规律。结果表明:在任意风向角下,结构各区域的平均风压系数大多为负值,风荷载以负压为主;结构的位移风振系数较稳定,只有顶盖中心等区域,平均风压系数和位移风振系数均较大,其等效风荷载较大,需进行受力校核。