高层建筑风荷载干扰效应数值模拟研究

利用ANSYS - CFX软件对相邻两个高层建筑的风致干扰效应进行数值模拟及结果分析,通过比较发现在风致干扰情况下,由于气流的脉动性显著增加,两个高层建筑的荷载作用较单体建筑情况下明显增大.此外,还进行了动力时程分析,包括结构的等效静力风荷载和位移响应两个方面,结果同样表明干扰效应结构响应比单体模拟结果明显增大,增大最显著的是横风向响应.计算得到建筑物在干扰情况下的风振系数比单体时增大约8％.分析得到了等效的相互干扰增大系数,进一步表明了干扰效应对风荷载的增大作用.     

超高层建筑群风荷载干扰效应数值模拟

针对超高层建筑群体的风荷载干扰效应问题,采用计算流体动力学方法,建立了多种典型干扰工况的超高层建筑模型进行风荷载分析,其结果显示出明显的干扰效应,分析结果对于类似工程具有一定的参考意义。     

高层建筑风荷载干扰效应的数值模拟

高层建筑群体相互间距较近时,将出现风荷载相互干扰的群体效应。通过CFD数值模拟,确定了某高层建筑在群体条件下的风荷载及体型系数,为结构抗风设计提供依据。并讨论了干扰条件下的风荷载与规范建议取值的差异,为相似条件建筑的风荷载取值提供参考。     

高层建筑不同平面结构形式的风效应影响分析

通过对四种不同类型的高层建筑平面结构形式在风荷载作用下的风荷载标准值的计算对比分析，对高层建筑平面结构布置方法提出了一些改进意见，从而达到在高层建筑建筑设计和概念设计阶段不低估设计基准期内不同平面结构形式的风荷载效应。     

雷暴冲击风作用下高层建筑风压幅值特性研究

采用冲击射流装置模拟雷暴冲击风,对4个不同深宽比的高层建筑模型进行测压试验,分析了各模型8个不同径向位置处的风压幅值特性,并与大气边界层风作用下的建筑表面风压系数进行了对比。结果表明：雷暴冲击风作用下,建筑迎风面为正压,侧面和背风面均为负压;迎风面平均和脉动风压受模型深宽比影响较小,侧面和背风面受深宽比影响较大;随着径向距离的增加,迎风面平均风压系数逐渐减小,脉动风压系数先增大后减小,侧面平均风压系数绝对值以及脉动风压系数先增大后减小,背风面平均和脉动风压系数变化较为平缓;各模型迎风面风压系数沿高度呈“鼻子”状分布,最大风压出现在0.25H(H为模型高度);与大气边界层风作用下建筑表面风压幅值相比,雷暴冲击风作用下高层建筑模型的迎风面中下部区域以及侧面前缘部位风压系数较大,考虑雷暴冲击风作用的高层建筑设计时,应对这些区域的风荷载取值进行适当放大。     

高层建筑群静力干扰效应的试验研究

采用力天平技术 ,用风洞试验方法研究了 5种不同高度和宽度比的一个和两个施扰建筑物在不同间距和地貌条件下对受扰建筑的静力干扰影响。分析中采用神经网络、统计分析等方法对不同影响因素进行分析和对比 ,采用了一种比较简洁的方式 ,描述三个建筑物间的风致干扰特性 ,解决了三个建筑物的静力干扰效应难以表示的难点。结果显示 :对于顺风向静力干扰而言 ,干扰因子基本都小于 1,呈现遮挡效应。但同时也发现 ,由于狭管效应 ,处于并列布置时的某些配置的最大干扰因子值可高达 1 2 ,即此时结构在受扰后的平均荷载有可能比其孤立状态增加 2 0 %。一般情况下 ,遮挡效应随施扰建筑物的宽度的增大而增大 ,但狭管效应也会随之增强。高度比小于 0 5的施扰建筑的影响可以忽略不计 ,对干扰效应有较明显影响的高度比在 0 5～ 1 0之间 ,高度比超过此范围的建筑物的遮挡影响基本和高度比为 1的一致 ,但狭管效应则会更为明显。     

群体高层建筑风致干扰效应研究进展

在高层建筑抗风设计中,正确地评估邻近建筑对风荷载的影响具有重要的理论和实用价值。从干扰机理、基底荷载干扰以及风压干扰3个方面总结与评述了国内外风致干扰效应的研究进展,列举了各国风荷载规范对干扰效应的条文规定;结合作者所在研究团队近十多年来进行的群体高层建筑的研究成果,对GB 50009-2012《建筑结构荷载规范》的风致干扰条文进行了补充说明,重点介绍了群体建筑气动干扰的量化方法,并强调了干扰效应的适用条件为折算风速不大于7;根据前期研究存在的问题和实际工程需求,建议进一步开展对群体建筑干扰机理、结构顶部峰值加速度、扭转干扰响应以及不同方向荷载相关性等方面的系统性研究。     

建筑群风环境干扰效应研究

在TJ3风洞中,对浦东一拟建大楼与其周边建筑群之间的风环境群体干扰效应做了试验研究。分别对仅单体建筑、仅周边建筑群、单体建筑和周边建筑群三种情况进行了风洞试验。分析试验数据,得出各测点处平均风速系数rM和阵风风速系数rG随风向角的变化,进而得到周边建筑群对试验建筑风速系数的干扰因子IF1和试验建筑对周边建筑群风速系数的干扰因子IF2随风向角的变化。试验结果表明：处于高层建筑的尾流区或者当建筑并排布置形成街道峡谷时,干扰效应十分显著;矩形截面建筑的尖角效应比较明显;试验建筑建成后对原周边风环境的影响不可忽略。     

高层建筑风致扭转荷载的干扰效应研究

在相邻建筑物的干扰下,受扰高层建筑的风荷载与其在孤立状态下相比会有较大的变化。本文采用动态测力天平技术,通过模型风洞试验研究了方形截面高层建筑在周边另一个同样建筑的气动干扰下,其平均、脉动和峰值扭转风荷载的干扰效应,分析了建筑物间距、风场和风向角等参数的影响。研究表明,高层建筑扭转荷载的干扰效应很显著,B类风场0°风向角下,峰值扭矩干扰因子IFp可达2.1,45°风向角下更可高达3.5。最后通过分析受扰模型的基底扭矩谱讨论了上游建筑旋涡脱落的影响。     

高层建筑风荷载研究成果的述评

高层建筑风荷载研究,是结构风工程最重要的研究内容之一。深入开展建筑物表面风荷载研究、建筑物风致响应研究、建筑物风荷载干扰和舒适性研究,对于正确分析高层建筑风荷载的力学响应,保证结构的安全性与适应性,具有重要的指导意义。本文论述了高层建筑风荷载研究领域的主要成就和最新进展,并对其研究发展思路提出了一些看法。     

计算流体动力学在建筑风工程中的应用

简要介绍了风工程的三种研究方法及各自的优缺点，展示了计算流体动力学（CFD）在参数分析和足尺研究中的优越性，讨论了CFD中数值分析的相关问题和引入湍流模型的必要性．CFD对流场平均特性的描述已达到实用化程度，而脉动风戴效应和风一结构相互作用问题还有待进一步研究。结合几个工程实际问题，阐述了CFD在建筑规划、防火、采暖、通风及结构领域的应用前景。     

高层建筑密集区的风环境数值模拟研究

高层建筑密集区的风环境问题日益受到关注,因此在项目建设前期对其周围的风场特性进行研究与评估十分必要。本文通过某高层建筑密集区的CFD数值模拟研究,计算了16个风向角下其周边450m半径范围内的流场特征,分析了其兴建前后该区域的风速比分布特征,并据此分析关键点风速随风向的变化,最后比较了工程建设前后其周围区域的总体风环境水平。     

高层建筑风荷载模拟研究

根据高层建筑的特点,提出了一种有效而实用的顺风向风荷载模拟方法,采用随高度变化的风速谱,考虑风荷载的空间相关性,利用自回归模型模拟高层建筑的脉动风荷载。     

地貌对高层建筑(群)风效应影响数值分析

高层建筑(群)风效应与地貌条件相关,分析掌握其内在关系是建筑布局规划和抗风设计的重要前提。基于雷诺时均模拟方法(RANS),引入具有分离流预测优势的SST k-ω湍流模型,以某高层建筑单体及群体风场为对象,模拟4类地貌条件下的风效应场,侧重分析人行高度(2m)风速场以及建筑立面的风压分布特性。分析结果表明,地貌除对人行高度的风速场影响明显外,对高层建筑表面风压系数影响也较为可观,实际工程应适当考虑地貌效应。     

某双塔楼超高层建筑平均风荷载及干扰效应数值模拟研究

采用Realizable k-ε湍流模型对某方形截面双塔楼超高层建筑平均风荷载进行了CFD数值模拟,并对其干扰效应进行了分析。首先,通过将CAARC高层建筑标准模型数值模拟结果与文献结果的对比,验证了本文数值模拟方法及参数的有效性。然后,进行了单体和双塔楼超高层建筑定常绕流数值模拟计算,分析了不同风向角情况下结构表面平均风压和基底气动力的特点,研究了两塔楼间的干扰效应,还通过流场显示对其柳理进行了分析。     

CFD在结构风工程中的数值模拟技术研究

本文阐述了CFD的相关理论,指出结构风工程数值模拟的影响因素,分析了湍流模型、网格划分和入流边界条件的选择问题,特别指出大涡模拟方法在目前CFD模拟技术中模拟湍流的优势,并提出其亟待解决的问题。     

高层建筑局部构件的风荷载效应

在高层建筑对局部构件进行强度验算时,不应采用整体结构的风荷载计算公式.局部构件自身及其与主体结构连接处的风荷载内力效应,应为主体结构由于风荷载引起的振动,对于局部构件的支座动力输入,另加局部构件的直接风荷载.本文给出与规范相衔接的近似计算方法.     

基于 CFD 风环境模拟下的小区单体建筑受风影响情况分析

随着人们绿色建筑知识的普及,小区内风环境越来越受到重视,其中场地风环境成为影响行人舒适和安全的重要因素。能够改变小区内风环境的因素比较多,主要包括城市的气象参数;小区所处的周边环境;小区的建筑布局和建筑结构形式等。通过数值软件CFD对小区风环境仿真模拟,分析建筑布局与风场的关系,对小区风环境的设计有一定的指导作用。这就需要考虑小区内部总体风环境就涉及到单体建筑受风的影响,本文主要对建筑单体进行模拟,模拟单体建筑在不同建筑尺寸、风速不同情况下的受风情况,通过模拟分析可以对小区布局及前期规划等进行参考。     

风环境理念下的建筑设计

项目前期建筑风环境设计是提升建筑设计质量的重要一环,建筑师前期的相关决策对后期措施的可行性及有效性,以及将来改善的可能都至关重要;CFD模拟则为风环境设计提供了详实可靠的工具,使设计更归于理性,更具有说服力。文章通过北京某小区风环境的评估,来说明这种设计理念。     

塔楼与桅杆的风效应影响

本文通过对广播电视塔上的塔楼及桅杆结构的模拟计算和对比分析，探讨了两者之间风效应的相互影响及有关问题。