高层建筑风荷载干扰效应数值模拟研究

利用ANSYS - CFX软件对相邻两个高层建筑的风致干扰效应进行数值模拟及结果分析,通过比较发现在风致干扰情况下,由于气流的脉动性显著增加,两个高层建筑的荷载作用较单体建筑情况下明显增大.此外,还进行了动力时程分析,包括结构的等效静力风荷载和位移响应两个方面,结果同样表明干扰效应结构响应比单体模拟结果明显增大,增大最显著的是横风向响应.计算得到建筑物在干扰情况下的风振系数比单体时增大约8％.分析得到了等效的相互干扰增大系数,进一步表明了干扰效应对风荷载的增大作用.     

高层建筑风荷载干扰效应的数值模拟

高层建筑群体相互间距较近时,将出现风荷载相互干扰的群体效应。通过CFD数值模拟,确定了某高层建筑在群体条件下的风荷载及体型系数,为结构抗风设计提供依据。并讨论了干扰条件下的风荷载与规范建议取值的差异,为相似条件建筑的风荷载取值提供参考。     

群体高层建筑风致干扰效应研究进展

在高层建筑抗风设计中,正确地评估邻近建筑对风荷载的影响具有重要的理论和实用价值。从干扰机理、基底荷载干扰以及风压干扰3个方面总结与评述了国内外风致干扰效应的研究进展,列举了各国风荷载规范对干扰效应的条文规定;结合作者所在研究团队近十多年来进行的群体高层建筑的研究成果,对GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》的风致干扰条文进行了补充说明,重点介绍了群体建筑气动干扰的量化方法,并强调了干扰效应的适用条件为折算风速不大于7;根据前期研究存在的问题和实际工程需求,建议进一步开展对群体建筑干扰机理、结构顶部峰值加速度、扭转干扰响应以及不同方向荷载相关性等方面的系统性研究。     

六塔楼群体高层建筑风场数值模拟

采用数值模拟方法对杭州市市民中心这一六塔楼群体高层建筑的风场进行了计算分析,获得了该建筑与典型规则钝体建筑所不同的风场分布特征.同时,给出了设计时可用的整体阻力系数值.     

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。     

超高层建筑群风荷载干扰效应数值模拟

针对超高层建筑群体的风荷载干扰效应问题,采用计算流体动力学方法,建立了多种典型干扰工况的超高层建筑模型进行风荷载分析,其结果显示出明显的干扰效应,分析结果对于类似工程具有一定的参考意义。     

大跨体育场馆建筑群风干扰效应数值模拟研究

基于CFX10.0软件,采用SST k-ω湍流物理模型,对闽南某大跨体育场馆屋盖结构的风荷载进行数值模拟,并将计算结果与风洞试验数据进行了对比,对比结果显示两者基本吻合,说明了数值模拟在大跨建筑群屋盖结构应用中的可行性;探讨不同相对位置风干扰效应对一场一馆大跨屋盖风荷载的影响,分析一场一馆之间的风致干扰机理,干扰体之间位置关系与形状很大程度上影响了建筑物实际平均风压,干扰因子主要在-4～2之间分布。     

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。     

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。     

某高层建筑结构风致响应干扰效应研究

结合某高层建筑风洞模型试验,详细分析了不同工况下结构的风致响应,对干扰效应进行了深入研究。结果表明:基底弯矩的干扰效应主要表现为遮挡效应,遮挡使峰值弯矩减小,但是干扰位于侧风向或者下风向时,有可能使结构的峰值弯矩增大。受扰后,基底弯矩背景分量的变化规律与平均分量较为类似,共振分量的变化规律不明显。峰值加速度受扰后的变化也没有规律性。     

高层建筑风荷载特性数值模拟研究

为研究某超高层双塔结构风荷载特性,采用数值模拟技术对建筑周围流场、建筑表面风压分布以及风荷载体形系数进行了详细研究。结果表明,在建筑角部流场风速加速效应明显,双塔结构角部存在较大的负风压,层风荷载体型系数受风向角影响较大,被遮挡的塔楼整体层风荷载体型系数较小。数值模拟可以给出建筑风荷载及附近流场特征,为建筑结构设计提出合理建议。     

高层建筑地基承载力极限数值模拟研究

为解决传统数值模拟方法在对高层建筑地基承载力极限数值模拟时存在模拟精度低的问题,开展高层建筑地基承载力极限数值模拟研究。通过建立高层建筑地基承载力模型、设置约束条件及计算地应力、模拟不同基底条件下承载力数值变化,提出一种全新的数值模拟方法。通过实验证明,新的数值模拟方法在实际应用中能得到与实际更接近的结果,并且模拟精度达小数点后两位,能够有效提高数值模拟结果的精度,可为高层建筑施工设计及各项施工措施提供更准确的数值参考依据。     

不同切角率串列双方柱干扰效应数值模拟

为进一步了解串列建筑的气动干扰效应,文中采用大涡模拟方法,研究切角串列双方柱（切角率分别为1/9、1/8、1/7、1/6）在雷诺数为22000时的气动力系数、流场分布以及平均风压系数变化规律。结果表明4种切角率情况下,上、下游方柱的平均阻力方向不同。随着切角率的减小,两柱间的漩涡发展更充分;侧立面大部分区域表现为风压力,且随着切角率的增大压力区域也逐渐增加。     

上游干扰作用下高层建筑迎风面风压双峰分布特征数值模拟研究

在上游建筑干扰作用下,受扰高层建筑迎风面部分测点表现出正负压交替出现的现象,对应风压系数概率密度函数呈双峰分布特征。采用大涡模拟技术对上述现象进行数值模拟研究,并将模拟结果与风洞试验结果进行对比分析,以验证其有效性。研究结果表明,上游施扰建筑两侧的尾流脱落旋涡可演变成交替作用于受扰建筑迎风面的涡团,这些涡团与背景来流共同作用,在建筑表面形成正负压交替出现的风荷载。针对风压双峰分布特征,建立风压信号混合分布模型,该混合模型由与正压成分对应的高斯分布模型和与负压成分对应的广义极值分布模型组成,模型中的位置参数、尺度参数和权重都对整体风压分布特征有显著影响。相关研究可用于非高斯风压信号的极值评估及建筑围护结构风致破坏机理的分析。     

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...     

太阳能光伏板风荷载体型系数群体遮挡效应数值模拟研究

太阳能光伏电站中光伏板之间的相互遮挡会对其所受风荷载产生一定的影响。首先采用CFD对风向角γ=180°不同仰角下的固定式群体面板遮挡效应进行模拟分析,然后分别采用CFD方法对仰角θ=40°不同风向角下的固定式太阳能光伏板和跟踪式太阳能光伏板群体的风荷载体型系数进行分析比较。结果表明,小仰角下群体面板遮挡效果不如大仰角下显著;在风向角γ=0°及γ=180°下,第二排面板的体型系数最小,从第三排面板开始体型系数值增加并趋于稳定;在风向角γ=45°及γ=135°下,跟踪器面板群各面板体型系数值都要大于固定面板群,跟踪器面板之间的遮挡效果也比较差。最后,根据数值模拟分析的结果,提出了固定式太阳能面板应采用区分设计的结论。     

高层建筑密集区的风环境数值模拟研究

高层建筑密集区的风环境问题日益受到关注,因此在项目建设前期对其周围的风场特性进行研究与评估十分必要。本文通过某高层建筑密集区的CFD数值模拟研究,计算了16个风向角下其周边450m半径范围内的流场特征,分析了其兴建前后该区域的风速比分布特征,并据此分析关键点风速随风向的变化,最后比较了工程建设前后其周围区域的总体风环境水平。     

雷暴风下高层建筑风场干扰效应

基于k-ε湍流模型,应用CFD技术分别对雷暴风风场下高层建筑单体和双塔对风场产生的干扰效应进行研究,高层建筑模型采用CAARC标准高层建筑模型.首先通过对比雷暴风风场中单体高层建筑位于不同径向位置时,建筑物附近的风场,结果发现建筑附近的风场较为复杂,建筑位于滞留区内部和外部时差异较大.通过分析边界层风场和雷暴风风场下两栋建筑的风场分布,首先验证了狭道风效应的存在.对两种风场下的狭道风效应进行对比,结果显示,边界层风场下的狭道风效应引起的风速增大幅度较大,但是雷暴风风场的影响范围较大,紊流现象更为复杂.     

高层建筑走廊机械排烟的数值模拟研究

采用场一区复合模型模拟起火层内的烟气运动过程，分析了走廊通道内三种机械排烟方案的烟气控制效果。模拟结果表明，与排烟量相比，排烟口的位置和数量对排烟效果的影响更大；排烟口应尽量远离疏散出口。