Wind Loading on a Hyperbolic Paraboloid Free Roof

Wind loading on an H.P. （hyperbolic paraboloid） free roof has been investigated on the basis of a wind tunnel experiment. The roof models of 1 mm thickness were made of nylon resin using laser lithography. The parameters under consideration are the rise to span ratio and slope of the roof. The overall aerodynamic forces and moments were measured by a six-component force balance in a turbulent boundary layer. Based on a combination of the lift and moment coefficients, the design wind force coefficients, CNW^＊ and CNL^＊, on the windward and leeward halves of the roof are proposed. Focus is on the column axial forces induced by wind loading as the load effect for discussing the design wind loads, assuming that the roof is rigid and supported by four comer columns. Indeed, two pairs of CNW^＊ and CNL^＊, generating the maximum tension and compression in the columns, are provided for each of the two or three wind directions parallel to the roof＇s diagonal lines. The proposed values of the wind force coefficients are compared with the specified values in the Australia/New-Zealand Standard for a limited range of rise to span ratio.     

北京中关村软件广场“光盘”风洞试验研究

北京中关村软件园“光盘”结构造型独特,对风荷载比较敏感,规范没有给出其设计风荷载取值。采用刚性测压模型对单独的“光盘”体及“光盘”与周围建筑的组合体进行了风洞试验,考虑高度换算系数和体型系数,对“光盘”结构的风荷载特性进行了探讨,结果表明,在结构设计中应该充分考虑风荷载的实际分布,应对多种风向角对应的风荷载分别进行整体结构分析。     

大连市贝壳博物馆表面风压分布特性风洞试验研究

为了满足大连市贝壳博物馆的抗风安全需要,进行了刚性模型表面风压分布特性风洞试验研究。详细介绍了试验所采用的主要技术参数与基本的数据处理方法,给出了典型风向角下结构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;分析了各风向角下绝对值最大的局部体型系数及其出现的位置,并将屋盖的局部体型系数与现行《建筑结构荷载规范》(GB 5009—2001)进行了对比。结果表明:屋面上表面的风荷载主要表现为负压,顶部迎风挑檐边缘较大,屋面的尾流区域较小或为正压。屋面两侧的悬挑部分及主入口处迎风时分布有大面积正压,以靠近拐角部分最大,且这部分屋面对风作用反应敏感,设计时应考虑体型系数的变号情况。     

武汉体育中心体育馆表面风压的风洞试验研究

介绍了武汉体育中心体育馆风洞试验模拟方法和试验结果,讨论了不同风向角下屋盖表面风压的分布,并得出风荷载的分布规律。在考虑了上游有建筑物影响的情况后,分析了周围建筑对屋盖表面风压的干扰效应。围护结构的设计风压分别由我国规范和基于随机振动理论的标准方法计算所得,通过两种方法的比较,得到了若干结论。     

无站台柱雨蓬结构平均风荷载研究

以某火车站无站台柱雨蓬改造工程为例,通过风洞模拟实验对雨蓬结构的平均风荷载规律进行了研究。讨论了在无周围建筑物影响和典型风向角下,各雨蓬单元的平均风压分布特点,特别对各雨蓬单元之间的风荷载相互干扰现象和机理进行了探讨和分析。结果表明,由于雨蓬单元间的相互干扰,各单元平均风荷载有很大的差别。有关结果可以为类似工程的平均风荷载设计提供指导和参考。     

基于数值模拟的某通信塔风荷载体型系数研究

基于Fluent软件平台,采用混合网格进行划分,选用Realizable k-ε湍流模型对某移动通信塔的风场进行三维数值模拟研究,考虑风向角的变化,每隔15°模拟一次,得到通信塔各风向表面平均风压的分布结果:以此为基础,在塔体表面沿高度计算分段风压体型系数,将结果与现行规范进行比较分析并讨论模拟结果的合理性.研究分析表明,数值模拟得到风压系数随风向角的变化而变化,与规范取值吻合且略大于规范取值,为移动通信塔类结构风振计算提供合理的风压体型系数.     

余姚国际塑料城会展中心屋面的风荷载研究

余姚国际塑料城会展中心位于浙江省余姚市,拥有展览大厅、接待厅和会议中心等多座建筑物．展览大厅的屋面为弧形大跨度拉索焊接箱型钢梁结构,接待厅和会议中心的屋面为工字型钢梁结构．由于大跨度屋面的幅度宽广、形状变化较多,同时又是对风荷载比较敏感的结构,因此风荷载是该项目结构设计时的关键问题之一．本文介绍风洞试验所提供的详细的体型系数分布情况,以及根据此资料进行结构设计时的取值,以保障结构设计安全经济可靠．     

大跨度干煤棚结构表面体型系数试验研究

以浙江华能玉环电厂干煤棚工程项目为背景,根据工程设计和实验研究的需要,对干煤棚这种建筑结构进行了风洞试验.考虑到干煤棚形状和多种流动性态的影响,分别将其表面划分为五块区域和三十五块区域,得到不同工况下干煤棚表面的分块体型系数.同时还比较了A、B两种风场对于干煤棚表面风荷载体型系数的影响.     

青岛颐中体育场膜结构风洞试验研究

通过风洞试验研究了在B类场地条件下 ,青岛颐中体育场膜结构挑篷建筑的风荷载特性 ,探讨了挑篷上各处膜面平均风荷载随来流风向角的变化规律 ,及其在各风向角下的表面风荷载的分布规律 ,确定了该设计方案随膜顶形状变化的风载体形系数 ,为进一步的结构计算提供了科学依据。     

大跨度曲面屋盖风压分布特性的试验研究

通过某机场航站楼的刚性模型风洞试验研究,得到了上下屋盖表面的平均、脉动风压系数,对其风压分布特性进行了研究。结果表明:上表面屋盖主要呈现负压,在屋盖迎风面边缘出现较大气流分离;下表面屋盖迎风面出现正压,背风面主要为负压,风压系数变化梯度较大,风荷载特性更加复杂。     

风雨耦合作用下桥梁主梁静力三分力系数研究

针对风雨耦合作用下桥梁主梁的静力三分力变化问题,首先对降雨特性做了简要介绍,然后对降雨引起的空气密度改变、降雨对结构的冲击力及简化计算模型、结构表面积水厚度进行了分析。最后以4类典型主梁断面为例,进行了不同雨强下节段模型静力三分力测试。结果表明:降雨引起空气密度改变很小,即使雨强达到300 mm·h^-1,改变量不超过1%;雨强达到上述超强暴雨时,结构竖向冲击力仅为0.67 Pa,同样雨强且风速为50 m·s^-1时,水平冲击力约为100 Pa,占同等风速下纯风作用力的6.5%,而且其随风速的增长率要远小于风作用力的增长率;随着雨强的增大,主梁升力系数明显减小,小风时可达到无雨时的数倍,扭矩系数无规律变化,阻力系数有所增大但比例十分有限;随着风速增大,降雨的影响会相对弱化;试验结果验证了通过质量加权平均简化后的雨滴冲击力计算公式的正确性。     

世界之窗开合椭球形舞台壳体风洞试验研究

深圳世界之窗可开启舞台椭球形壳体为一钢结构建筑。该地区的基本风压为0.7kN/m2,是控制荷载,对建筑物的影响很大。合理细致的抗风设计对保障结构安全和节约投资具有重要意义。工程通过风洞试验,研究了椭球形舞台壳体及其在各种开启状态下的风载动力特性,并对试验和理论结果进行了比较。     

基于等效风振力的结构风振内力计算——关于我国荷载规范中有关风荷载理论的分析

关于在脉动风荷载作用下的结构内力计算 ,目前我国结构风荷载理论中通常采用等效风振力法[1] ,而等效风振力在本质上就是结构动力学中的等效惯性力。从结构动力学基本理论和具体算例两方面 ,分析讨论了基于等效惯性力的结构动内力计算方法及其在结构风振计算中的应用 ,阐明了等效风振力法的正确性     

常熟市展览中心风荷载试验研究

介绍了常熟市展览中心模型风洞试验概况和主要试验成果。在无周边建筑和有周边建筑的情况下,分别测得了不规则屋盖和围护结构的风洞模型试验数据,分析了各测点在各个风向角下对应的平均风压系数变化规律,对类似形状的屋盖结构具有参考意义。     

新型抗风耗能装置在低矮房屋中布置方式的风洞试验研究

针对低矮房屋受台风作用极易损坏的问题,提出一种在低矮房屋上安装新型抗风耗能装置的防护方法。为寻求新型耗能装置的最优布置方式,使耗能装置效用最大化,针对将装置安装在双坡屋盖边缘、屋脊以及联合导流板工作等6种安装工况,通过风洞试验,研究抗风装置系统对屋面峰值风压和平均风压的影响,并对6种工况进行数值模拟分析,数值模拟结果与风洞试验一致。进行了耗能装置几何参数的优化研究,探讨了叶尖速比、叶轮根部安装角和叶根对叶尖扭角对耗能系数的影响。研究表明:安装耗能装置能有效预防屋面受风损坏;在迎风侧屋檐上部,结合导流板与抗风装置联合工作的方式能显著降低负风压对屋面结构的不利影响,这种安装方式在任一风向角下都显著降低了屋面平均风压系数极值(包括迎、背风面),降低幅度可达40%。     

脊谷式索膜屋盖的风洞试验研究

脊谷式索膜结构为类似双坡屋盖的空间曲面造型,具有风敏感性。结合台州大学风雨操场屋盖的风洞试验进行研究,通过分块体型系数和局部风压体型系数分析了该类结构的表面风荷载分布特性,并与相关规范进行比较,得出一些适用于设计的建议。     

风致内外压下圆弧形落地大跨屋盖结构风荷载特性

对某墙面开洞的圆弧形落地大跨钢屋盖机场航站楼风荷载特性进行了风洞试验研究;基于计算流体力学软件FIUENT 6.3,采用RNG ?κ-ε?湍流模型对墙面开洞屋盖结构的内外表面平均风压系数分布、分区净体型系数、风速矢量以及风场流迹线等风荷载特性进行了系统研究,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行比较分析。结果表明:数值模拟的净体型系数和平均风压系数分布规律与试验结果吻合良好;墙面洞口全开的情况下,由于迎风洞口与背风洞口处压力差的作用,屋盖内表面风压均表现为风吸力,风压分布亦受到洞口的影响;墙面洞口对屋盖上表面平均风压系数分布影响较小;屋盖迎风挑檐区域受到风荷载下顶上吸的叠加作用,最大净体型系数达-2.83。     

低层坡屋面房屋风荷载特性风洞试验研究

对低层双坡屋面和四坡屋面建筑进行了风洞试验研究,考虑了屋面形式、屋面坡度、来流方向和挑檐长度等不同因素对屋面风压分布的影响,分析了屋面平均和脉动风压系数的分布特性。结果表明,0°风向角（来流垂直吹向屋脊）、屋面坡度为30°时,迎风屋面屋檐及屋脊附近形成较高负压,迎风屋面风压系数呈环状分布;屋面坡度为15°时,迎风屋面风压系数呈阶梯状分布。屋面体型系数受风向角、屋面坡度和屋面形式的影响较大：0°风向角、双坡屋面模型中,15°屋面坡度迎风屋面体型系数为30°屋面坡度的2.76倍;四坡屋面模型中,15°屋面坡度迎风屋面体型系数为30°屋面坡度的228倍;背风屋面体型系数受屋面坡度的影响较小;0°和45°风向角下,对于15°和30°屋面坡度,当屋面坡度相同,屋面形式由双坡改为四坡时,迎风屋面的体型系数绝对值有所增大,屋面更容易受力破坏,但对背风屋面的影响较小。     

深圳市民中心工程风洞试验研究

通过风洞测压试验分析了深圳市民中心屋盖的平均风压和极值风压分布。试验表明,翘曲屋盖与平屋盖在风荷载特性上具有一定的类似特性,屋盖承受风荷载的最不利位置在斜角迎风区域,这主要是由于风遇屋盖分离形成的锥形漩涡所致。在法向迎风面形成的柱形涡也导致了较大的局部负压和升力,值得注意。     

波纹状悬挑大跨屋盖的风荷载特性

采用同步测压风洞试验技术,对相同尺寸的波纹状悬挑屋盖、光滑表面悬挑屋盖风荷载进行了研究,重点讨论了波纹形状对悬挑屋盖风荷载的影响。风压分布云图表明,波纹形状没有改变风荷载的主要作用机制,但加剧了来流在屋盖前缘的分离。通过积分得到了对屋盖主体结构抗风设计起控制作用的弯矩系数,相对于光滑表面悬挑屋盖,最不利风向角下波纹状悬挑屋盖的平均弯矩系数增加23%,脉动弯矩系数增加20%,但波纹形状减缓了脉动风荷载在折算频率0.1~0.2范围内的能量集中。波纹形状对风压极值影响较大,特别是对围护结构抗风设计起控制作用的负压极值,波纹状悬挑屋盖较光滑表面悬挑屋盖增加13%。进行波纹状悬挑屋盖抗风设计时,不考虑波纹形状的影响是不安全的。