数值模拟引导下的建筑风洞试验研究

提出了采用"数值模拟引导下的风洞试验"这一新方法来研究复杂建筑结构的风荷载问题,并以内蒙古博物馆与乌兰恰特大剧院工程为例,介绍了这种方法的实现过程及其优点。通过在先进的数值模拟平台上建立适当的数值风洞模型,对建筑物在若干个主导风向角下的平均风荷载分布进行数值模拟仿真计算;参照计算结果,对结构的风压分布趋势作出科学的判断,找出最不利的风压分布区域,以对刚性模型测压风洞试验的测点布置方案进行优化,使试验能捕捉结构的最不利风荷载;最后将风洞试验结果与数值预测结果进行相互比较和验证,在此基础上给出静力风荷载的设计建议。工程应用表明,这种新方法指导的结构风荷载风洞试验研究更具有针对性,测点位置和数目得到优化而使试验方案更加合理,因此试验结果也更加可靠。     

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。     

南京牛首山文化旅游区佛顶宫大穹顶大跨空间自由曲面屋盖风荷载特性研究

南京牛首山文化旅游区佛顶宫大穹顶采用单层铝合金网壳结构体系,由于该结构体型复杂,为大跨空间自由曲面,在设计规范中无相似体型的建筑可供参考,因此对其进行了风洞试验及数值模拟分析,研究该类结构的风荷载特性。详细介绍了风洞试验的基本模拟条件,基本风压、体型系数、风振系数的计算方法和选取依据,以及最终设计用风压的计算结果。通过对比分析可知,风洞试验与数值模拟两种方法的结果吻合良好,较好地相互验证了上述两种方法的准确性,对类似工程的风荷载设计有一定的借鉴意义。     

错列超高层建筑群风荷载静力干扰效应的试验与数值模拟研究

对实际超高层建筑群进行了群体和单体塔楼两次同步测压风洞试验,通过两次试验测量结果,考察风向及塔楼位置对顺、横风向和扭转方向的主体结构承受平均风荷载的影响。同时,进行了CFD数值模拟研究。通过试验结果与数值模拟结果的对比分析,验证了数值模拟的可靠性,结合风压试验结果及CFD计算结果对建筑群干扰效应进行了分析和干扰机理说明。研究结果表明,对于建筑基底力而言数值模拟计算结果偏小,但是无量纲静力干扰因子数值计算和试验结果符合得很好,数值模拟计算可以用于风荷载干扰效应的定性分析。处于中间位置的2号塔楼风荷载静力干扰效应明显,干扰放大作用显著。     

体型复杂围护结构风荷载的设计方法研究

本文通过对厦门国际物流中心入口大飘檐风洞试验结果进行分析,结合规范方法探讨体型复杂围护结构表面风荷载的设计方法。得出的结论是：体型复杂围护结构的风荷载依据规范公式采用数值计算方法通常难以准确获得,需要辅以风洞试验进行模拟;体型复杂围护结构的风荷载需依据风洞试验模拟并结合规范方法获得;内外或上下表面为同一片面板材料的周边开敞围护结构的风荷载可采用净风压进行设计。     

数值风洞在大跨屋盖结构风荷载确定中的应用

运用计算流体力学数值模拟技术对大跨屋盖结构表面风荷载进行了研究。对平屋面和曲面屋面表面风压分布进行了数值模拟。在此基础上,对大庆石油学院体育馆屋盖表面进行了风洞试验和数值模拟的对比研究,并对大射电望远镜FAST反射面的风压分布及其周围流场进行了数值模拟,为该工程的结构抗风设计提供了参考。     

大跨球形穹顶风压分布的CFD模拟

为研究大跨球形穹顶的风压分布,采用计算流体动力学((CFD)方法对某发电厂圆形煤仓周围风场进行了数值模拟.计算半球形结构的风荷载并与风洞试验数据进行比较,结果验证了CFD方法用于模拟该类建筑风荷载的可靠性.通过算例,分析讨论了筒仓高跨比、穹顶高跨比及帽顶对煤仓球形穹顶风压分布的影响,为煤仓穹顶的结构分析提供了合理的风荷载参数.     

复杂树状结构CFD数值模拟研究

以珠海华发艺术馆为工程背景,通过在数值模拟平台上建立数值风洞模型,对工程中的复杂树状结构进行CFD数值模拟研究。数值模拟中基于RANS湍流模型,着重对各树状结构树冠部分的风压分布情况及艺术馆内行人高度处风环境情况进行研究,并将其中两个典型树状结构树冠部分的表面风压分布情况的模拟结果与风洞试验进行了对比,研究结果表明:数值模拟计算方法能够较为准确地预测复杂树状结构平均风压分布情况及艺术馆馆内的流场信息;各树树冠部分的风压分布情况受附近树状结构以及艺术馆的干扰较大,这点对树顶标高较大的树状结构体现得尤为明显;结合珠海市多年气象资料,艺术馆整体风环境情况较好,仅在部分区域由于狭管效应出现了风速比较大的情况。     

中国建筑科学研究院风工程研究成果综述

回顾了中国建筑科学研究院近年来在风工程领域取得的重要研究进展。风荷载研究方面,在提出风振计算广义坐标合成法基础上,建立了基于响应时程的结构等效静风荷载计算体系,开展了复杂高层建筑风致振动的系统研究,探明了高层建筑弯扭耦合风振响应的基本规律,提出了高层建筑横风向响应的反应谱方法。风环境研究方面,提出了平衡边界层新的理论解释和数学模型,以及植被和绿化带数值模拟的附加源/汇数学模型。提出了考虑地貌修正的气象资料修正方法,建立了基于日最大风速记录的风环境评估体系,开展了列车风和烟囱效应等特殊风环境的研究。雪荷载研究方面,开展了雪荷载风洞试验和数值模拟技术的研究,提炼了雪荷载风洞试验模拟的核心相似参数,阐明了风致积雪飘移的流动机理,开发了CFD数值模拟的相关程序。团队研究成果在重大工程中得以广泛应用,部分成果被纳入国家和行业标准规范。     

某干煤棚风载及体型系数数值研究

近年来,大跨度、复杂体型的空间结构迅速发展。风荷载的研究有重要的现实意义和工程价值。计算流体动力学（CFD）作为新兴的数值模拟研究方法,具有便捷、经济等优点,引起了众多同行的关注和研究。通过某干煤棚工程阐述CFD及湍流模型在建筑风环境模拟中的应用,给出该工程的风荷载表面压力系数（体型系数）,同时对数值模拟结果与风洞试验结果作分析和对比,对同类工程设计具有一定的指导意义和参考价值。     

Large-eddy simulation of wind effects on a super-tall building in urban environment conditions

A combined study of large-eddy simulation (LES), wind tunnel testing and full-scale measurement is conducted for the evaluation of wind effects on a super-tall building in a complex urban area. To validate the numerical simulations, the wind tunnel experiments including synchronous multi-pressure and high-frequency force balance model tests are conducted in a boundary layer wind tunnel laboratory. The numerical predictions are then compared with the experimental results, demonstrating that the LES can provide comparable predictions of the wind effects on the super-tall building. Furthermore, the cross-validation of the predicted displacement responses by the LES against the wind tunnel and full-scale measurements are presented and the agreement among them is reasonably good. The main objective of this study is to explore an effective numerical approach for the accurate estimation of wind effects on tall buildings in urban environment conditions and promote the practical use of the LES in the wind-resistant design of complex structures.     

开洞门式刚架房屋风荷载的数值模拟

结合风洞模型试验对门式刚架房屋在不同风向来流风作用下的屋面风压进行了数值模拟分析．通过分析比较数值模拟结果和风洞试验结果发现,开洞位置和风向角对轻钢门式刚架的风压具有显著影响,当开洞的大小一定时,越接近屋面的位置,对建筑风荷载减小的程度越大,风向角在0°到90°的范围内,随角度的增大,屋面的减压效果越来越明显等相关结论。     

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。     

风压沿建筑物横向变化对规则巨型框架结构变形的影响

大量风洞试验研究表明,风压沿建筑物横向的变化非常明显,呈抛物线形状分布,而现行的GB50009-2001<建筑结构荷载规范>对风荷载平均风压取值的简化计算标准,并未考虑这一影响.在风洞试验的基础上,通过对试验数据的数值分析和拟合,得出了风压系数沿建筑物横向变化的简化计算公式.算例研究表明,风压沿建筑物表面位置的横向变化对规则巨型框架结构变形的影响较大,在设计中应予以考虑.     

高层建筑的等效设计风荷载与风振响应研究

基于某典型高层建筑详细的风洞试验结果,计算分析了该结构的基础等效静风荷载及结构顶部峰值加速度响应,与前期的风洞试验结果相对比,评估了不同风洞试验条件和周边建筑对试验结果的影响,获得的结果可以用于此结构的抗风设计以及居住者舒适度评估。     

台风 “鲇鱼”作用下厦门沿海某超高层建筑风压特性的风洞试验与现场实测对比研究

为研究超高层建筑表面的风压特性,基于对厦门沿海某超高层建筑表面风压开展的现场实测和风洞模型试验,探讨了台风“鲇鱼”作用下超高层建筑表面的风压特性及其分布规律。研究结果表明：通过风洞试验和现场实测所揭示出的超高层建筑表面风压特性（平均风压系数、峰值风压系数）及其随风向角的变化规律基本一致;平均风压系数的现场实测与风洞试验结果在迎风面吻合较好,而背风面现场实测值明显较风洞试验结果小;峰值风压系数的现场实测与风洞试验结果除个别测点外相差较大。     

深圳机场T3航站楼风压特性研究

为了给结构(含围护结构)设计提供设计依据,介绍了超大跨度屋盖结构———深圳机场T3航站楼的模型风洞试验和数值模拟的主要结果。给出了屋面在典型工况下的分块体型系数(对应法向风压)和切向风荷载体型系数等值线,清楚地显示了屋面的风压分布特征,结果表明切向风荷载相对法向风荷载较小。同时考虑到作用在围护结构上脉动风压的相关性对极值风压的折减,分析了围护结构设计风荷载的折减因子。     

弧形超高层建筑的抗风设计研究

进行了弧形超高层建筑的模型风洞试验,获得了风荷载体型系数、基础等效静风荷载及结构顶部风致加速度响应,并将其与规范相关值进行了对比,所得结果为其他建筑的抗风设计和风洞试验提供技术参考。     

从风环境试验看建筑群对自身风环境的影响——深圳福田商城建筑风洞风环境试验研究

本文作者从建筑风环境的试验目的和评价标准出发 ,以试验原始数据为基础 ,对自成一个建筑群的深圳福田商城的风洞风环境试验结果进行了分析。