102＊80米煤棚网壳风压分布的风洞试验研究

本文进行了嘉兴发电厂干燥棚网壳结构风压分布的风洞试验研究，测定了不同风向，不同风速下网壳的，外表面的风压分布及风压差分布，分析了煤棚堆煤和不堆煤情况对风压分布的影响。比较了荷载规范对相近结构风压系数分布的取值，提出了供设计采用的风压分布系数。     

端部开口和封闭的干煤棚风荷载试验研究

干煤棚结构一般采用轻质屋面体系,是一种典型的风敏感结构。因此,风荷载是控制结构设计的主要侧向荷载之一,是进行结构设计不可忽视的问题。本文对两个矢跨比相同而分别在端截面采用开口形式和采用半球形网壳封闭形式的干煤棚(柱面和球面网壳组合式干煤棚)进行了刚性模型风洞测压试验,对干煤棚结构表面的平均风压的分布特征、极值风压系数随风向角的变化以及周边的干扰效应进行了研究。同时,就端部开口及端部封闭对风荷载分布的影响进行了比较和分析。研究发现,端部半球形封闭使得干煤棚整体结构转接过渡自然,表面不存在尖锐棱角,不会出现大的旋涡脱落,可有效减小干煤棚边缘处20%~40%的平均风荷载,其结果可以供设计同类工程修建或扩建时参考。     

典型空间结构平均风压分布及绕流特性的数值模拟

运用计算流体动力学技术,基于FLUENT 6.1.22流体动力学数值模拟平台,采用雷诺应力模型,对球壳、悬链面壳及椭圆双曲抛物面壳这3类结构的平均风压分布及绕流特性进行了深入研究.首先将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟方法的正确性;然后系统研究了风速、风向角、地面粗糙度、缩尺比、矢跨比等因素对结构风压分布及其绕流特性的影响;最后在B类场地下,根据结构形式和风压分布规律,对结构的压力系数进行面积上的加权平均得到工程上实用的体型系数,可供设计参考.     

弦弓式预应力柱面网壳结构风洞试验及风致效应研究

弦弓式预应力柱面网壳结构是一种新颖的结构形式,通过对网壳下部拉索施加预应力使结构成为自平衡体系,某火电厂干煤棚为弦弓式预应力柱面网壳结构在干煤棚结构中的首次应用,风荷载是其主要荷载之一,目前规范对该类网壳结构的体型系数未作明确规定,因此需要进行风洞试验来确定其体型系数,试验考虑了网壳周边环境的作用,严格模拟了规范规定的大气边界层风场,分析研究了网壳表面风压分布规律及其影响因素,给出了可供设计采用的体型系数,同时进行了风致效应的研究,研究表明,周边环境对网壳表面风压分布的影响较大而煤堆的影响较小,大气边界层风场中风速脉动导致的风压改变在设计时已不容忽视,风荷载对网壳下部预应力拉索应力起着卸载作用,各索的最大应力减少比例在20％左右。     

双筒壳结构风压系数的数值分析

以尼日利亚OBJ水泥厂石灰石储料库双筒壳结构为研究对象,运用Fluent流体力学计算软件,基于Reynolds时均Navier-Stokes方程(N-S方程)和标准的湍流模型(κ-ε模型)对双筒壳结构的表面风压进行数值模拟,采用有限体积法对微分方程进行离散,并通过SIMPLE压力校正算法来实现非线性方程的迭代求解。结合数值模拟结果,探讨结构周围流场的绕流特性并给出双筒壳结构表面的风压分布。根据结构形式及风压分布特点,结合欧洲规范给出的结构表面风压的分区形式,将双筒壳结构表面分成了14个区域,侧面分成了6个区域,并给出了各个分区的风压系数以供同类工程设计时参考。     

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。     

罩棚式低矮房屋屋面风荷载特性及气动抗风措施研究

采用模型的风洞试验详细研究了矩形和圆形罩棚屋面结构的平均风压和峰值风压分布特征,分析了屋面风致破坏的主要原因,在此基础上实施了7种不同的屋面局部修改方案的对比试验,从中筛选出可以有效消减屋面风荷载的抗风措施。两种平顶矩形和圆形罩棚屋面结构均以负压为主,试验测得两结构屋面的最高平均负压系数分别为-1.83和-0.97,相应最高极值负压系数为-5.41和-3.11,结果远高于GB 50009-2001《建筑荷载规范》推荐的平均风压乘以阵风系数的方法,这显示规范中的阵风系数方法并不适合于计算该类屋面结构的风压值。根据分析结果给出了平顶矩形和圆形罩棚屋面结构风压体型系数取值的建议值,采用斜切角形式的屋檐或在屋面板和侧面围板交界处开贯通透风槽方式可以使屋面风敏感区域的极值负压削减25%~35%。     

体育场悬挑屋盖结构风压特性研究

结合一大跨度悬挑屋盖结构的刚性模型风洞试验,研究不同屋盖倾角、不同风向及看台后部是否开敞等因素对屋面平均风压分布特性的影响。在总结上述分析结果的基础上,将屋盖风压近似简化为二维形式,对屋盖跨向风荷载进行分段描述,供抗风设计参考。     

单跨双坡工业厂房平均风压试验研究

通过一系列不同外形尺寸的单跨双坡厂房刚性模型风洞测压试验,研究不同风向角下结构表面的平均风压系数,重点讨论建筑结构外形参数和风场条件对单跨厂房主体承重结构风压系数的影响。研究发现,主体结构框架梁屋面平均风压系数受高跨比和风向角影响很大,而基本不受纵跨比和风场类型的影响。框架梁屋面的负风压随着高跨比的增大而增大,但中部和端部框架梁屋面的风压特性有很大差异;中部框架梁屋面的负风压随着风向角的增大不断增大,端部框架梁屋面的风压随着风向角的变化也很显著,但缺乏很好的规律性。主体承重结构框架柱墙面的平均风压分布较为均匀,风压系数可直接按美国金属建筑结构手册选取。根据试验数据采用阻尼最小二乘算法拟合框架梁屋面风压分布公式。经验证,公式计算出的风压系数能良好地反映分布规律,且具有较好的精度,可以为荷载规范的修订和补充提供参考。     

低矮房屋屋面风压的实测及分析

通过对全尺寸低矮房屋的现场实测,分析了不同风向角的屋面风压系数的分布规律,同时对迎风向屋面角部和边缘的加密测点实测数据进行研究,总结了不同风场下该区域局部风压峰值的分布及其脉动规律。结果表明,迎风向屋沿局部风压远比屋面平均风压高,且屋面最大局部风压在斜风向产生,验证了该区域风洞试验结果的有效性、可靠性,并得到了一些有价值的结论,为改进低矮房屋的设计提供了依据。     

开合屋盖体育场风荷载特性试验研究

建筑立墙迎风面开孔时内部风压随开口处外压变化显著,使得屋盖所受净压显著增大,其测量值往往大于规范取值。而对于屋盖顶部开孔的建筑,其内部风荷载我国规范没有相应取值。为了进行开合屋盖结构设计和探讨屋盖顶部开孔对屋盖风荷载变化的影响,以1∶300的几何缩尺比制作了一个开合屋顶体育场的刚性模型,在B类地貌中对该体育场固定、活动屋盖的上、下表面进行了风洞测压试验,得到了屋盖上、下表面的体型系数、平均风压系数、脉动风压系数和极值风压系数。试验结果表明：活动屋盖的开启,可有效减小固定屋盖和活动屋盖的平均风荷载,引发整个结构承受向下的风荷载;活动屋盖开启将增大固定屋盖和活动屋盖的净脉动风荷载;活动屋盖开启将减小固定屋盖和活动屋盖的极小值风荷载,且固定屋盖上的最大极小值风压系数的位置往屋顶开口方向移动。     

Wind force coefficients for designing free-standing canopy roofs

Wind loads on free-standing canopy roofs have been studied experimentally. Three types of roof geometries, i.e. gable, troughed and mono-sloped roofs were tested. Wind pressures were measured simultaneously at many points both on the top and bottom surfaces of the roof model for various wind directions. Based on the results for the most critical positive and negative peak pressure coefficients irrespective of wind direction, the wind force coefficients for the design of cladding and its immediately supporting structures are proposed. Correlation between the wind force and moment coefficients is investigated, and appropriate wind force coefficients for the design of main wind force resisting systems are proposed. Axial forces in the columns supporting the roof are regarded as the most important load effect. Two loading patterns causing maximum tension and compression of columns are considered.     

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。     

Windlasten für Standsicherheitsnachweise der Dachtragwerke von Stadiondächern

Wind loads for the ultimate limit state design of the roof structures of stadiums. Wind effects are usually the dominant loading on roofs of stadia, however, on the basis of actual wind loading codes they cannot be determined with the required accuracy in each case. Often, wind tunnel investigations provide more precise wind loads. Herewith, the aerodynamic coefficients are determined individually for each particular case and they are transferred to wind loads for the design. Load assumption are focused on an optimum modelling of the aerodynamic effects on the structures under consideration. By means of wind loads for realized stadia the potential of improved load investigations are introduced. The size effect of the loading area, which significantly reduces the load magnitude is pointed out. On the other hand, buffeting resonance effects may set particular requirements. Wind loads on stadia during erection are addressed.     

体育场主看台悬挑屋盖的风荷载计算

采用数值模拟方法并结合风洞模型试验数据,对一平屋面和一斜屋面的体育场主看台悬挑屋盖的表面风压进行了计算和分析,对屋盖上下表面的风压分布规律进行了总结和归纳。在此基础上,提出了两种屋面情况的屋盖风荷载简化分布图线和计算方法,并与国外相关规范建议的公式作了比较。该简化计算方法可直接供同类结构的抗风设计参考和应用。     

一大跨度悬挑雨篷的风荷载及开洞比较

对一座将建于强风区的悬挑屋盖(雨篷)结构模型进行了风洞试验,研究了大跨度悬挑屋盖上的风荷载特性。不同工况下屋盖表面的风压分布特性表明,周边建筑对所测建筑的风荷载有较大的干扰影响。还研究了在顶部开洞情况下屋盖表面的风压分布特性,结果表明开洞后屋盖上的风压有一定程度的降低。     

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。     

A full-scale study of wind loads on agricultural ridged canopy roof structures and proposals for design

Full-scale measurements have been made under natural wind conditions to ascertain the wind loads on the canopy roofs of two modern ridged roof Dutch barns. The two barns were of different geometries and representative of those currently produced in the UK. Measurements were made with the barns in the empty state, and with various arrangements of material stored internally. Detailed results are given in the form of pressure coefficients describing the wind loads generated over the two canopy roofs and the internal blockages by winds approaching from various directions. Comparisons with the results show that the pressure coefficients given in the British Standard Code of Practice CP3 “Code of basic data for the design of buildings, Chap. V, Part 2, 1972, Wind loads” are unsatisfactory for the design of ridged canopy roof structures.Simplifications of the detailed experimental data are proposed which may be used with the existing procedures of the Code of Practice CP3 for the design of canopy roof structures of a size and geometry which fall within those of the two Dutch barns employed in the experiments.     

某体育会展中心大跨屋盖系统风荷载试验研究

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,通过分析典型测点方法详尽研究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风荷载,而用规范方法算得的体育场围护结构风荷载均小于采用统计方法算得的风荷载,在大跨屋盖设计中应分区域选用两者中较大值作为风荷载设计标准值。     

复杂型体悬挑屋盖风荷载风洞试验与数值模拟

基于Fluent 6.1软件平台,将Realizablek-ε模型与非平衡壁面函数搭配使用,对位于海岛强台风地区的某海洋文化中心屋盖风压分布进行了计算流体动力学(CFD)数值模拟,同时也对该建筑进行了风洞试验。模拟结果与风洞试验数据的对比显示数值模拟可较准确地反映实际风压。风洞试验和数值模拟均显示悬挑屋盖受到了很大的吸力,对屋盖结构极为不利,对此问题采取在屋盖悬挑部分开洞的减压措施,以改善屋盖悬挑部分的受风特性。对开洞后的建筑进行了CFD建模与计算,结果表明在屋面前缘开洞可有效降低屋盖悬挑部分的最大风压和所受的竖向升力,大大改善屋盖结构的受力状态。