風洞試驗的高層建筑金屬網(wǎng)幕墻抗風性能研究

在邊界層風洞中,用高頻底坐五分量天平技術(shù)對caarc模型的荷載風振系數(shù)進行研究,并與用氣動彈性模型測得的荷載風振系數(shù)進行比較,兩者的結(jié)果相差不大。由于天平技術(shù)只考慮第一振型并且是線形振型的影響,所以用其測得的荷載風振系數(shù)僅僅是建(構(gòu))筑物頂部的風振系數(shù),獲得的一些結(jié)果可作為修訂有關規(guī)范時參考。

某鋼管混凝土框架混凝土核心筒超高層建筑,結(jié)構(gòu)對風荷載十分敏感,風環(huán)境較為復雜。通過風洞試驗研究了凹角矩形超高層建筑的風荷載特性;針對順風荷載、橫向風荷載以及扭轉(zhuǎn)風荷載,對比了基于風洞數(shù)據(jù)和規(guī)范公式得到的結(jié)構(gòu)反應,明確本工程規(guī)范公式的適用性;分析了采用風洞數(shù)據(jù)應用于結(jié)構(gòu)設計的荷載組合,同時利用風洞試驗數(shù)據(jù)進行風振時程分析,得到結(jié)構(gòu)的舒適度評價,并與公式結(jié)果進行對比,為結(jié)構(gòu)設計提供依據(jù)。

某鋼管混凝土框架混凝土核心筒超高層建筑,結(jié)構(gòu)對風荷載十分敏感,風環(huán)境較為復雜.通過風洞試驗研究了凹角矩形超高層建筑的風荷載特性;針對順風荷載、橫向風荷載以及扭轉(zhuǎn)風荷載,對比了基于風洞數(shù)據(jù)和規(guī)范公式得到的結(jié)構(gòu)反應,明確本工程規(guī)范公式的適用性;分析了采用風洞數(shù)據(jù)應用于結(jié)構(gòu)設計的荷載組合,同時利用風洞試驗數(shù)據(jù)進行風振時程分析,得到結(jié)構(gòu)的舒適度評價,并與公式結(jié)果進行對比,為結(jié)構(gòu)設計提供依據(jù).

風荷載是高層建筑的主要側(cè)向荷載之一,鑒于越來越多的國外工程設計的要求,了解并掌握國際常用規(guī)范中風荷載的計算分析相關規(guī)定非常重要。結(jié)合超高層混合結(jié)構(gòu)科威特中央銀行總部大樓,對美國規(guī)范風荷載的相關規(guī)定及本工程的風洞試驗進行介紹和研究,對類似工程的風荷載分析有一定的參考作用。

基于一棟立面上有多個開洞的矩形截面超高層建筑的剛性模型表面壓力測量風洞試驗結(jié)果,分析了矩形截面超高層建筑在長邊立面上不同開洞工況下建筑各表面平均風壓系數(shù)和最不利風壓系數(shù)的變化規(guī)律。試驗結(jié)果表明:當建筑長邊迎風時,開洞使得背風面洞口附近的平均風壓系數(shù)絕對值增大,但迎風面上的平均風壓系數(shù)變化很小;當建筑短邊迎風時,開洞對洞口附近的平均風壓系數(shù)和最不利正風壓系數(shù)均只有微弱影響,但對其最不利負風壓系數(shù)卻有很大影響,特別是中部開洞,將使其周圍的最不利負風壓系數(shù)增大一倍以上;開洞對短邊立面上的最不利風壓系數(shù)不產(chǎn)生明顯的影響。為有結(jié)構(gòu)開洞的高層建筑洞口附近的圍護結(jié)構(gòu)設計提供了參考數(shù)據(jù)。

目前超高層建筑結(jié)構(gòu)風振分析常采用的是規(guī)范的簡化理論方法和基于風洞試驗方法頻域方法,隨著結(jié)構(gòu)體型的復雜化或周邊建筑對風場有明顯干擾時,進行結(jié)構(gòu)風振時程分析是更為簡單直接有效的方法。本文通過編程實現(xiàn)生成風洞試驗中風荷載時程數(shù)據(jù)并導入有限元分析軟件進行結(jié)構(gòu)的時程分析,獲得整體結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力以及加速度時程等重要數(shù)據(jù),為規(guī)范方法不適用的超高層建筑結(jié)構(gòu)風振響應分析及舒適度評估提供了可行的方法。

以中華城商業(yè)社區(qū)高層建筑群為工程背景,采用rngk-ε湍流模型模擬了建筑群中超高層建筑的表面平均風壓分布及周圍風環(huán)境,計算了與風洞試驗等雷諾數(shù)及增大來流風速和模型尺寸提高雷諾數(shù)后的兩類雷諾數(shù)工況,并同風洞試驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明,在等雷諾數(shù)情況下,風洞試驗和數(shù)值模擬得到的超高層建筑表面風壓分布較為一致,數(shù)值差別在15%以內(nèi);數(shù)值模擬與試驗雷諾數(shù)相差25倍的工況中,當多數(shù)建筑主軸向與來流風速成一定角度時,超高層建筑的風壓分布及周圍流場的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗較一致;當多數(shù)建筑主軸向與來流風速平行時,尾流中旋渦分布的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗差異明顯,但平均風壓分布的數(shù)值模擬與試驗結(jié)果略顯差別。

本文設計制作了一外形，剛度，質(zhì)量參數(shù)在一定范圍內(nèi)可調(diào)的通用超高層建筑多自由度氣動彈性模，對其進行了一系列的風洞試驗，并詳細研究了風向，等因素對超高層建筑風致振動的影響，得到一和些具參考價值的結(jié)果，可供我國有關規(guī)范修訂時參考。

基于單體高層建筑模型的尾流面積法,提出了適用于群體高層建筑模型風洞試驗阻塞效應的修正方法.給出了群體建筑的流場模式和基本假定,推導了修正公式,將尾流面積法的適用范圍推廣到同時布置兩個或多個建筑的阻塞效應的修正.利用均勻流中典型周邊布置方案的等高雙建筑和等高三建筑的風洞試驗結(jié)果進行參數(shù)擬合,并在不同工況下驗證了修正方法.該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項目的需要.

基于單體高層建筑模型的尾流面積法，提出了適用于群體高層建筑模型風洞試驗阻塞效應的修正方法．給出了群體建筑的流場模式和基本假定，推導了修正公式，將尾流面積法的適用范圍推廣到同時布置兩個或多個建筑的阻塞效應的修正．利用均勻流中典型周邊布置方案的等高雙建筑和等高三建筑的風洞試驗結(jié)果進行參數(shù)擬合，并在不同工況下驗證了修正方法．該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項目的需要．

將吸氣流動控制技術(shù)應用在超高層建筑中,用以減小其風荷載和抗風性能是一項新興的課題,然而現(xiàn)有的研究成果還停留在理論基礎階段,將此方法應用在實際工程中尚需試驗的驗證。為此文中設計了一套吸氣控制系統(tǒng),用以完成上部吸氣控制下超高層建筑剛性模型的測壓風洞試驗,對今后開展此項研究工作的結(jié)構(gòu)設計人員具有指導和借鑒作用。

通過風洞測力試驗,研究了不同沙濃度和風速條件下風沙對低矮建筑整體受力的影響。研究結(jié)果表明:和凈風工況相比,風沙對低矮建筑整體受力有著較大影響。風沙對低矮建筑平均基底剪力系數(shù)有著明顯的增大作用,且沙濃度越大,增大的越明顯。而對于脈動基底剪力系數(shù)的影響,除了與沙濃度有關之外,還與指示風速有關。當風速較小時,風沙增大了試驗房的脈動效應,而當風速較大時,風沙減小了試驗房的脈動效應。

對自行研制的一船用空氣推進導管螺旋槳系統(tǒng)的導管和槳后整流支架的空氣動力學性能在試驗雷諾數(shù)范圍進行了風洞模型試驗研究。研究結(jié)果表明,導管和槳后整流支架明顯改善了系統(tǒng)的空氣動力學性能,螺旋槳系統(tǒng)的推力系數(shù)和效率都有較明顯提高,螺旋槳系統(tǒng)的原地靜推力和倒車性能也得到很大改善。

為了研究超高層建筑不同風洞試驗方式結(jié)果的差異及原因,對某347m超高層建筑進行了剛性測壓模型、強迫振動模型和多自由度氣彈模型風洞試驗,并將三種試驗結(jié)果進行分析.對比了剛性測壓模型與氣彈模型的風致位移響應,分析氣動阻尼比對位移響應的影響;同時對比了強迫振動模型與多自由度氣彈模型在湍流場及均勻流場中氣彈參數(shù)的差異.結(jié)果表明:剛性測壓模型風洞試驗在氣彈效應不顯著的情況下較為可靠而方便;當氣彈效應較顯著時,多自由度氣彈模型的風洞試驗結(jié)果更為真實;在均勻流場中,結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時,強迫振動模型的風洞試驗結(jié)果有一定的參考價值,但在湍流場中,特別是不發(fā)生共振時,試驗結(jié)果與實際情況存在較大差異.高層建筑強迫振動模型振動形式的不精確性會導致試驗結(jié)果的失真,將強迫振動模型應用到實際高層建筑抗風時,其振動形式還有待改進.

依據(jù)某超高層建筑,著重介紹了風洞試驗的方法,描述了在考慮有、無環(huán)境建筑影響下,該高層建筑一些典型的表面風壓特性以及一些測點風壓隨風向角的變化規(guī)律。結(jié)果表明:迎風面中上部風壓系數(shù)較大,接近1.0;底部部分風壓系數(shù)達到1.0;側(cè)風面和背風面風壓系數(shù)大多為負值,特別是靠近角落處由于渦旋脫落,其值可達到-2。環(huán)境建筑對該高層建筑表面風壓的影響較大,特別在建筑中下部。為其進行結(jié)構(gòu)設計提出一些參考。

基于同步測壓技術(shù),在同濟大學tj-2建筑風洞中進行了單體矩形高層建筑的阻塞效應試驗研究。對阻塞度為4.1%、6.1%、8.4%、10.1%的剛性建筑模型在低湍流均勻風場中進行了測壓試驗,對結(jié)果進行了對比分析。主要研究了阻塞效應對模型表面平均風壓特性的影響。試驗結(jié)果表明:在均勻流中,阻塞效應對模型迎風面平均風壓系數(shù)的影響較小,除靠近角部測點外,影響幅度不足5%;阻塞效應使模型側(cè)面、背風面和頂面平均風壓系數(shù)降低較為顯著,但平均風壓系數(shù)分布規(guī)律沒有明顯變化。此外,基于風洞試驗結(jié)果提出了均勻流中矩形高層建筑平均風壓的阻塞效應修正公式。

大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風效應的風洞試驗與原型實測研究——以廣州國際會展中心為工程案例，進行了剛性模型風洞試驗和有限元模態(tài)分析，在此基礎上計算了屋蓋的風致位移響應，結(jié)果表明，對于屋蓋風振響應影響最大的因素是結(jié)構(gòu)的基階振型，其次才是風荷載；隨著阻尼比的增加...

用縮尺比為1:300的剛性模型對巨型高層開洞建筑進行了風洞測壓試驗,研究了c類場地、16個來流風向條件下,模型各表面(包括洞口內(nèi)部)的風壓分布特性等,并確定了結(jié)構(gòu)總體風荷載及最不利風向角.結(jié)果表明:洞口的設置減小了建筑物所受的總體平均風荷載,但并非洞口越大減小風荷載越多.在建筑物上部開洞,對減小基礎所受彎矩非常有利,而在中上部開洞則對減小總體平均風荷載更為有效,并且當風向與開洞方向平行時基礎所受的總平均風荷載最小.風荷載沿建筑高度的變化并非按規(guī)范中的規(guī)律分布,而是中上部大、兩端小.

高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗的防雷措施 ???當前，隨著防雷技術(shù)、法制建設、規(guī)范治理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災、爆炸和人體傷亡的事故已逐漸減少， 但有些地區(qū) 受雷災造成的損失仍然頻繁發(fā)生。 ???引起雷電災難頻繁發(fā)生，既有主觀原因也有客觀原因。主觀原因是：高層建筑物的直擊雷防護措施不完善；大 量通訊、計算機系統(tǒng)等弱電設備和相當部分建筑物防雷設計不符合技術(shù)規(guī)范；人們防范雷電災難發(fā)生的意識薄弱等。 客觀原因是：新建高層、超高層建筑物導致雷電活動的影響不斷加??；通訊、計算機系統(tǒng)等抗干擾能力較弱的現(xiàn)代 化設備越來越普及；易爆易燃場所迅速增長等。因此，雷電災難必須引起我們高度的重視，加強對防雷設計進行研 究、審核、檢測和驗收等一系列規(guī)范化治理

高層建筑金屬幕墻、鋁合金門窗的防雷措施 當前，隨著防雷技術(shù)、法制建設、規(guī)范管理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災、爆炸和人 體傷亡的事故已逐漸減少，但有些地區(qū)受雷災造成的損失仍然頻繁發(fā)生。 引起雷電災害頻繁發(fā)生，既有主觀原因也有客觀原因。主觀原因是：高層建筑物的直擊 雷防護措施不完善；大量通信、計算機系統(tǒng)等弱電設備和相當部分建筑物防雷設計不符合技 術(shù)規(guī)范；人們防范雷電災害發(fā)生的意識薄弱等。客觀原因是：新建高層、超高層建筑物導致 雷電活動的影響不斷加??；通信、計算機系統(tǒng)等抗干擾能力較弱的現(xiàn)代化設備越來越普及； 易爆易燃場所迅速增長等。因此，雷電災害必須引起我們高度的重視，加強對防雷設計進行 研究、審核、檢測和驗收等一系列規(guī)范化管理。本文是筆者對高層建筑金屬幕墻、鋁合金門 窗防雷措施的個人看法，供同行討論和參考。 一、防雷類別與不設防的判定 按強制性國家標準《建筑物防雷設計規(guī)范》gb50057-9

規(guī)范所提供的風荷載遠遠不能滿足現(xiàn)代復雜建筑結(jié)構(gòu)的抗風設計要求,必須進行風洞試驗.對不同結(jié)構(gòu)類型及部位(如高層結(jié)構(gòu)、大跨屋蓋、玻璃幕墻等)所需要的風洞試驗資料及風荷載參數(shù)都是不同的,簡單地提供建筑物的抗風設計參數(shù)不能滿足各結(jié)構(gòu)物和維護體系設計的需要.本文切合實際結(jié)構(gòu),建立了面向各類結(jié)構(gòu)物各抗風設計階段的風洞試驗方法.

介紹了建筑物風環(huán)境的風洞模擬，行人高度風測量探頭的設計、標定和數(shù)據(jù)處理。采用這種探頭，在氣動中心低速所４ｍ×３ｍ風洞的長１５ｍ、寬４ｍ、高２．２ｍ風工程試驗段進行了比例為１∶３００的建筑群模型的行人高度風環(huán)境試驗研究，結(jié)果說明這座新高層建筑物的落成，對其周圍某些位置的行人高度風環(huán)境有嚴重的影響。