锥形涡诱导下正方形平屋盖风压特性

为揭示旋涡作用下的脉动风压功率谱特性和确立谱能量与旋涡运动或湍流尺度之间的演变关系,基于大跨屋盖结构风洞测压试验,以涡轴方向测点列和横风向测点列为研究对象,分析了来流非垂直于迎风墙面时3种不同来流工况(均匀流、格栅紊流和B类地貌)和3种不同风向角(15°、30°和45°)下正方形底面的平屋面风压分布和锥形涡涡轴的运动特征.分析结果表明,3种来流工况下屋面最大风吸力、最大脉动值均出现在屋面下三角区的迎风顶点附近.3种风向角下,30°时在迎风顶点附近锥形涡诱导的平均、脉动风压均达到最强.对于同一来流工况下,随着风向角的逐渐增大,涡轴与迎风前缘的夹角和再附作用范围均在逐渐减小.涡轴方向迎风点附近测点风压谱谱峰值与其对应的屋面风吸力成正比例关系:在高频范围内,测点风压谱相应频率对应的谱能量峰值越大,屋盖平均风吸力也越大;在低频范围内,相应频率对应的谱能量峰值越大,其脉动风吸力也越大.均匀流下涡轴方向各测点间的互相关性较弱,格栅紊流和B类地貌下测点间的互谱曲线呈现指数衰减模式.     

某体育场悬挑屋盖表面脉动风压空间相关特性

通过对某体育场刚性模型进行同步风洞试验,得到了环状悬挑屋盖上、下表面的风压时程。考虑了涡旋脱落和再附着的影响,对悬挑屋盖各区域的典型测点进行时域下的相关系数和频域下的相干函数分析,总结了该体育场悬挑屋盖表面的平行来流方向、垂直来流方向排列的测点之间的相关系数及相干函数的规律。对相干函数曲线进行了拟合,得到了该体育场屋盖各区域相干函数公式及参数,与Davenport的经典相干函数相比,建立的相干函数与之形式一致、对悬挑屋盖的拟合精度更高。     

雷诺数对大跨屋盖结构表面风压的影响

为研究不同雷诺数对大跨度屋盖结构表面风压分布特性的影响,采用大涡模拟计算流体动力学方法,计算二维屋盖表面平均和脉动风压系数;系统分析雷诺数对屋盖表面风压分布、流动分离及再附着现象的影响.数值计算结果表明:随着屋盖表面特征雷诺数的变化,屋盖表面风压分布亦发生明显变化,特征雷诺数较低时屋盖表面风压较平稳,特征雷诺数升高时屋盖前部的风压系数大幅增大,但增幅逐渐降低,最终趋于稳定.结果验证了雷诺数效应在屋盖结构风荷载模拟中的重要影响.     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验

介绍了某体育会展中心会展馆和体育场的大跨屋盖系统模型风洞试验的概况和主要试验结果,分析了挑篷上平均风压和脉动风压的分布,讨论了脉动风压对总设计风荷载的贡献,并对比了计算围护结构风荷载的规范方法和统计方法;结果表明,正面迎风时,体育会展馆和体育场屋盖边缘的平均风压和脉动风压系数均较大,采用规范方法算得的会展馆围护结构风荷载大部分小于采用统计方法算得的数值,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于用统计方法算得的结果。     

大跨屋盖结构风压分布特性的风洞试验研究

为了满足某大跨屋盖结构的抗风安全需要,进行了结构风压分布特性风洞试验研究,分析了有无墙体时内部压力的改变对体形系数的影响,并将屋盖的体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)进行了对比,试验结果不仅为该建筑物的抗风设计提供了可靠依据,亦对规范中体型系数的取值提出几点修正意见。     

沈阳综合体育馆大跨封闭屋盖平均风压数值模拟

为验证数值模拟在大跨封闭屋盖平均风压应用的可行性,采用数值模拟的方法对沈阳奥林匹克体育中心综合体育馆屋盖平均风载进行了分析,得到屋面上不同风向下的总升力与平均风压分布.分析了总升力随风向变化的规律性,并将平均风压分布与风洞试验结果进行了对比分析.可看出两种方法在三边有屋檐的屋面上的结果接近,说明数值模拟方法模拟封闲大跨屋盖的平均风压分布可行.通过悬挑边和圆弧边对比,可看出SST K-w湍流物理模型在计算以分离流为主的流场时,精度很好.最后研究了不同形式屋檐屋面上锥涡分布的特点.     

开孔大跨屋盖结构的内部风效应研究

结合广州航空邮件处理中心风洞试验研究了开孔大跨屋盖结构的内部风效应。分析了风致平
均内压和脉动内压的特性及产生机理，给出了估算平均内压和脉动内压的理论方法，并对典型工况的平均
内压进行了验算，试验结果与理论吻合较好。采用有限元时程分析方法对大跨网架进行了动力计算，探讨
了墙面开孔对屋盖风振响应的影响。结果表明，墙面开孔会大幅增加屋盖的静动力风荷载，以风压指标的
增幅来考虑开孔效应更具现实意义。     

伞形屋盖风压分布系数的风洞实验研究

通过对伞形屋盖刚性模型进行的风洞实验研究,获得了此类屋盖的风压分布系数,并分析了不同风向、不同高跨比、底裙封闭及开敝等因素对风压分布系数的影响．     

大跨平屋盖风致破坏开口附近的风压变化

利用计算流体动力学(CFD)软件CFX11.0,采用基于雷诺平均(RANS)方法的SSTk-ω湍流模型对大跨度平屋盖风致破坏过程进行了二维数值模拟,研究了风致连续破坏过程中屋盖开口附近风压系数的变化规律。结果表明,大跨度屋盖迎风边缘部位的风吸力最大,屋盖的风致破坏往往由这些部位开始。屋盖破坏过程中破坏开口边缘处风压发生较大变化,这是屋盖风致连续破坏的主要原因。此外,结构前后入口的大小也对破坏开口外表面风压系数分布规律有较大影响。文中定性地对屋盖结构风致破坏过程进行了数值模拟分析,可为大跨度屋盖局部抗风设计提供参考。     

大跨屋盖风压分布的数值模拟及拟合方法研究

针对大跨度屋盖结构绕流特性较为复杂的问题,借助CFD数值模拟技术对大跨度屋盖表面风压分布进行了数值模拟,采用了雷诺应力湍流模型(RSM)和SIMPLE压力校正算法,并与风洞试验结果进行了对比分析,两者吻合较好.为了便于工程设计,提出了风压分布的二维几何平面拟合方法及拟合公式及同时考虑风向角的三维拟合方法及公式.结合CFD数值模拟结果对平均风压系数进行了拟合,阐述了风压系数拟合方法的准确性及拟合中应注意的问题.     

下游高层建筑对上游低矮建筑屋面风压影响

运用ICEMCFD-CFX软件,采用SST k－ω湍流物理模型,模拟了较高层建筑物对常见的轻型门式刚架双坡屋面的风压影响,得到在不同的间距下,双坡屋面随风向角变化的风压分布特性及变化规律．     

Wind tunnel testing of wind pressures on a large gymnasium roof

A wind tunnel test was conducted for a large steel gymnasium structure. Simultaneous pressure measurements were made on its entire ellipsoidal roof in a simulated suburban boundary layer flow field. Special attention is paid to the characteristics of fluctuating wind pressures in different zones on the roof. Some selected results are presented: 1) correlations between fluctuating wind pressures on both roof surfaces, 2) eigenvalues and eigenvectors of covariance matrices of the fluctuating wind pressures, 3) probability distributions of the fluctuating wind pressures, and 4) statistical characteristics of peak factor. Furthermore, the applicability of the quasi-steady approach is discussed in detail. Based on the results, an empirical formula for estimating the minimum pressure coefficients, using a peak factor approach, is presented. Comparison of the minimum pressure coefficients determined by the proposed formula and those obtained from the wind tunnel tests is made to examine the applicability and accuracy of the proposed formula.     

Characteristics of wind pressure pulse on large-span flat roofs

The wind pressure pulse events, among the most important characteristics of wind pressure fluctuations on large-span flat roofs, were investigated by wind tunnel tests in this paper. Incorporating the formation mechanism of wind pressure pulse events, the peak over threshold method was employed to study properties of this kind of events. The event duration time, the energy contribution, the number of the pulse events, and the distribution of average peak pressure were calculated. Probability density functions of some typical samples in separation region were also given. Results show that the non-Gaussian roof pressure is strong in the flow separation region owing to the wind pressure pulse events. Evaluations of the extreme peak pressures, which can be determined by the peak over threshold method effectively, are important to the design of building cladding.     

大跨度柔性屋面建筑风振响应研究——突然开孔时的内压及屋面响应研究

研究了大跨度柔性屋面建筑在台风中门窗破坏产生突然开孔,风从开孔涌人引起的内压以及屋面响应问题.假定建筑物体积变化与内压成线性关系,推导了突然开孔时内压以及屋面响应的理论公式,并进行了大跨度平屋面气动弹性模型风洞试验.理论分析结果与试验结果符合较好,说明理论分析有足够的精度.研究结果表明,大跨度柔性屋面建筑突然开孔时有内压突然增大的现象,屋面呈现两个共振频率,屋面柔度能够增大系统阻尼,降低屋面响应,风速以及开孔面积增大时能增大屋面响应.     

湖州大剧院屋盖及幕墙的风荷载分布特性

基于湖州大剧院的风洞试验,分析了大跨曲面屋盖、雨棚和幕墙立面的平均风压与脉动风压的分布特性及影响平均风压与脉动风压相关性的因素,探讨了脉动风压的概率分布和相关性;并分别按规范和峰值因子统计方法,计算了用于玻璃幕墙设计的脉动风压,进行了相互比较,所得结论对复杂形状大跨屋盖结构抗风的整体设计和玻璃幕墙局部设计有参考价值.     

基于不同屋顶方案的轻钢结构抗风性能

为有效增加沿海地区开阔地带厂区轻钢结构的稳定、强度及经济性,针对常用的双坡屋顶及单坡屋顶轻钢结构,运用Midas/Gen、SAP2000与PKPM-STS这3种结构软件中相应模块的有限元分析方法,给出了不同屋顶形式下结构节点及杆件内力、抗风性能等参数分析结果.结果表明:在常用的轻钢结构屋面结构形式中,双坡屋顶抗风性能与单坡屋顶抗风性能在独立分析时前者优于后者;结构整体分析时需要考虑维护系统的参与作用.     

识别复杂屋盖风压场的改进本征正交分解方法

为了提高本征正交分解(POD)方法识别复杂体型屋盖结构且结构表面测点布置不均匀的风压场的精度,提出了改进加权POD方法,采用双加权的手段,以结构上测点风压自根方差和测点面积做为权重.为了避免淡化某个权重的影响,首先将两个权重做了规格化处理.以深圳市民中心的屋盖结构为工程背景,根据风洞试验同步采集的风压数据,来识别作用在结构表面的风压.利用该改进方法,重建了深圳市民中心屋盖结构的随机风压场,对重建的风压时程、均值以及根方差值与实测风压时程、均值以及根方差做了比较,利用本文提出的方法识别典型测点的风压时程均值的最大误差为11.37%、根方差的最大误差为29.3%;而加权POD法识别典型测点的风压时程均值的最大误差超过100%出现了识别错误、根方差的最大误差达到了55.6%.