建筑围护结构风荷载效应的国内外标准对比

针对建筑围护结构,研究了中国GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》、日本标准AIJ-2004、美国标准ASCE/SEI 7-10和澳大利亚/新西兰标准AS/NZS 1170.2∶2011等荷载标准中有关抗风设计的规定,深入探讨基本风压、地面粗糙度分类、体型系数、风载设计值和风载效应等方面内容,并以中低层建筑中常见的几种情况为实例进行风载效应的对比分析。研究表明:GB 50009—2012对围护结构表面风压的规定,在考虑建筑高宽比、风压分区方式、面积折减等方面有待改进。GB 50009—2012在屋面和墙面的风压计算中没有分出角部区域,边缘和角部区域的风荷载体型系数取值偏小。     

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。     

设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载研究

对设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑的风荷载采用风洞试验方法进行研究,分析扭转体型高层建筑风压和风荷载合力的分布特征,研究装饰结构对主体结构风压分布的影响、装饰结构自身内外表面的风压分布特点,比较有无装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载合力。结果表明：扭转体型对主体结构的局部风压和扭矩产生较大的影响,但对主体结构X向和Y向风荷载合力的影响不大;装饰结构对主体结构迎风面和背风面的风压影响较小,但能明显减小主体结构侧风面风压的平均值和脉动效应,使得主体结构的极值负压得到降低,有利于围护结构的抗风设计;装饰结构上同一位置内外表面的平均风压非常接近,合成的净压值很小;装饰结构对于主体结构的平均风荷载影响较小,但降低了主体结构风荷载的脉动效应,对主体结构的抗风有利。     

弧形内凹连续坡屋面风压特性的数值模拟

基于窄带叠加法(NSRFG)入口脉动风速生成方法,对石家庄国际会展中心D展厅的非定常绕流风场进行大涡模拟(LES)研究,得到其弧形内凹连续坡屋面的瞬态风压时程,在此基础上研究此类屋面的风荷载分布特性并分析风向角变化对体型系数的影响.结果表明,突出屋面的天窗对风压分布影响显著;规范中封闭式锯齿形屋面的体型系数可用于该弧形内凹连续坡屋面90°风向角下的风荷载估计,但其他风向角下的屋面风压更不利.     

北京首都机场3号航站楼风荷载和响应研究

介绍了超大跨度屋盖结构———北京首都机场 3号航站楼的模型风洞试验概况和主要结果 ,给出了屋面在最不利工况下的分块体型系数 ,清楚地显示了屋面的风压分布特征。采用考虑多模态及模态间耦合效应的CQC法计算结构风振响应 ,并以此为基础应用阵风荷载因子法计算了静力等效风荷载     

高架桥声屏障体型系数的数值模拟研究

声屏障在城市高架桥建设时应用广泛,目前国内外对于这类结构的设计风荷载的研究比较缺乏。选择典型尺寸的高架桥截面和声屏障,采用CFD数值模拟,通过二维绕流研究了水平风向作用下高架桥两侧声屏障表面风压的分布。结果证明,来流侧声屏障的净风压系数与现有的研究成果以及我国荷载规范中对围护结构局部体型系数的规定接近,工程设计时高架桥声屏障的风荷载体型系数可取1.8。     

《屋盖围护结构风荷载标准》的制订依据及相关规定

为配合新编行业标准JGJ/T 481—2019《屋盖结构风荷载标准》的推广、应用,对屋盖围护结构风荷载的制订依据及相关规定进行了介绍。在对比国内外规范风荷载条文规定的基础上,以围护结构风荷载全风向最小值和最大值作为确定其标准值的依据,引入围护结构风压系数极值表达围护结构的风压标准值;根据风压系数时程样本的不同数量规定了风压系数极值的估计方法,对比了各国规范中封闭式低矮双坡屋盖的风压系数极值。新编标准以风荷载理论为依据制订了屋盖围护结构风荷载条文,完善和发展了我国标准的相关规定,提供了相对简单、合理的风压系数极值计算方法。     

韩岭美术馆围护结构风荷载的试验研究

基于韩岭美术馆风洞测压试验,对多坡复杂屋面围护结构风荷载进行分析。试验表明:韩岭美术馆多坡屋面屋脊位置体型系数与规范体型系数接近,但其他位置体型系数比规范所给出的局部体型系数小;屋脊位置均方根风压系数与双坡屋面接近,阵风系数比规范所给的阵风系数大;韩岭美术馆屋脊位置的阵风系数与规范相当,但挑檐位置的阵风系数高于规范计算结果。相关研究结果可供类似工程项目参考。     

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%。     

《建筑结构》答疑

怎样计算单层房屋上的风荷载?垂直作用在建筑物表面上的风荷载标准值 W(kN/m~2)应按下式计算:W=μ_zμ_sW_0 (1)式中 W_0——基本风压(kN/m~2),按《荷载规范》中“全国基本风压分布图”取用;μ_z——风压高度变化系数,详见《荷载规范》,表1给出了部分μ_z数据;μ_s——风压体型系数,各种不同单层房屋的体型系数详见《荷载规范》,这里摘录了双坡屋面房屋的μ_s 值(图1)。     

双幕墙长矩形建筑风荷载特性的试验研究

以节能、生态为理念的双幕墙围护体系已逐步应用于高层办公建筑中。由于双幕墙之间存在通风廊道,因此对于双幕墙建筑有三个受风表面,即外层幕墙的内表面和外表面以及内幕墙的外表面,这使得风载取值变得复杂,目前也无规范可依。本文通过对杭州市某双幕墙办公楼的风洞试验研究,探讨了双幕墙建筑内、外层幕墙的风载取值问题;研究了门厅大跨挑篷风压分布特征,当风从侧面吹向挑篷时,挑篷上、下表面风载与普通屋盖挑篷相同,而当风从正面吹向挑篷时,挑篷上表面出现正风压,并对此现象进行了分析;文中针对该建筑物长宽比较大的特点,比较了大长宽比矩形建筑风载体型系数与规范给出的正方形建筑风载体型系数:当风沿建筑物长向流动时,采用规范给出的正方形建筑风载体型系数是可行的,当风沿建筑物进深方向流动时,其两侧及背风面的负压比正方形的大。     

深圳电子科技大厦二期工程风洞试验研究

介绍了深圳电子科技大厦二期建筑风洞测压试验的结果。针对该建筑的实际形状和与周围其它建筑的关系 ,讨论了建筑表面在风洞试验条件下的风压分布特点 ,计算得出设计所需风荷载 ,为结构设计和外维护构件设计提供了参考依据。     

矩形截面超高层建筑风致脉动扭矩的基本特征

利用刚性模型的同步测压风洞试验,研究了矩形截面超高层建筑脉动扭矩的基本特征。研究内容包括扭矩系数的根方差、功率谱密度、竖向相关性以及横风向脉动风力-扭矩相干函数,另外还考察了厚宽比和风场类别这两个参数对脉动扭矩的影响。研究结果表明,脉动扭矩系数随高度增加递减,随厚宽比增加而增加;脉动扭矩谱具有两个谱峰,谱峰形状随厚宽比改变发生很大变化;相对横风向风力,扭矩的竖向相关系数随距离衰减更快;脉动扭矩与横风向风力具有较强的相关性。     

典型拱形壳体风荷载分布规律

进行了2种典型拱形壳体结构刚性模型内外表面同步测压风洞试验,分析了拱形壳体结构体型系数与脉动风压系数的分布规律,比较了底部开口/闭口和两端封闭/开放不同状态对风压分布的影响.结果表明:底部开口与端部条件对结构风压分布影响很大,采用弧面封闭两端可以有效的降低结构端部的风压同时使得结构表面风压分布更加均匀,当底部开口较小时...     

大型贮煤场网壳结构风压分布的数值模拟

使用计算流体力学软件ANSYS-CFX,对广东某贮煤场大型网壳在风作用下的表面风压分布进行了数值模拟并对其结果进行分析,结果表明风压分布及体型系数等符合理论分析,建筑物所采用的体型较合理,能有效降低风对建筑的不利影响。     

典型超高层建筑风荷载幅值特性研究

本文对10个典型的超高层建筑刚性模型进行了测量表面风压的风洞试验,获得了各测量层的阻力、升力和扭矩系数的平均值和根方差。讨论了各测量层风荷载系数随风向角的变化规律,以及高宽比和断面长宽比对方形及矩形建筑风荷载的影响。结果表明,倒角方形、Y形和三角形建筑的风荷载均小于方形与矩形建筑;方形建筑高宽比的增大导致升力系数的根方差明显增大;矩形建筑断面长宽比的增大则使阻力系数的平均值、根方差减少,而升力系数的根方差增大;D类和B类风场中的平均气动力系数相近,而D类风场中脉动气动力系数的根方差大于B类风场。     

广州合景大厦所受风荷载的特点

合景大厦体型复杂，在数值模拟与风洞试验结果比较的基础上，主要用数值风洞模拟方法研究了该大厦所受风荷载的特点。通过多种方案的计算分析发现：大厦屋顶大面积悬臂结构对总体风荷栽影响较大，但开口后可适当减小悬臂结构上的平均风荷栽，也可大大减少其脉动风压；弧形墙侧边悬臂结构对整体风荷栽的影响小，但应重视其局部风压的取值；大厦弧形表面可有利于减小迎风面的最大平均风压，而周围环境对舍景大厦风荷载的影响很大。     

复杂体型高层建筑幕墙的风荷载研究

基于广州某复杂体型高层建筑的风洞试验,分析了幕墙风荷载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,并按峰值因子统计方法结合风洞试验动态风荷裁时程数据,计算了用于玻璃幕墙设计的极值风压,讨论其适用性和规律性,所得结论对高层建筑幕墙抗风设计有一定的参考价值。