風(fēng)洞試驗(yàn)的高層建筑金屬網(wǎng)幕墻抗風(fēng)性能研究

在邊界層風(fēng)洞中,用高頻底坐五分量天平技術(shù)對caarc模型的荷載風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行研究,并與用氣動彈性模型測得的荷載風(fēng)振系數(shù)進(jìn)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(fēng)振系數(shù)僅僅是建(構(gòu))筑物頂部的風(fēng)振系數(shù),獲得的一些結(jié)果可作為修訂有關(guān)規(guī)范時(shí)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(fēng)荷載十分敏感,風(fēng)環(huán)境較為復(fù)雜。通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究了凹角矩形超高層建筑的風(fēng)荷載特性;針對順風(fēng)荷載、橫向風(fēng)荷載以及扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載,對比了基于風(fēng)洞數(shù)據(jù)和規(guī)范公式得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng),明確本工程規(guī)范公式的適用性;分析了采用風(fēng)洞數(shù)據(jù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載組合,同時(shí)利用風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)振時(shí)程分析,得到結(jié)構(gòu)的舒適度評價(jià),并與公式結(jié)果進(jìn)行對比,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(fēng)荷載十分敏感,風(fēng)環(huán)境較為復(fù)雜.通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究了凹角矩形超高層建筑的風(fēng)荷載特性;針對順風(fēng)荷載、橫向風(fēng)荷載以及扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載,對比了基于風(fēng)洞數(shù)據(jù)和規(guī)范公式得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng),明確本工程規(guī)范公式的適用性;分析了采用風(fēng)洞數(shù)據(jù)應(yīng)用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載組合,同時(shí)利用風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)振時(shí)程分析,得到結(jié)構(gòu)的舒適度評價(jià),并與公式結(jié)果進(jìn)行對比,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù).

風(fēng)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(shè)計(jì)的要求,了解并掌握國際常用規(guī)范中風(fēng)荷載的計(jì)算分析相關(guān)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(fēng)荷載的相關(guān)規(guī)定及本工程的風(fēng)洞試驗(yàn)進(jìn)行介紹和研究,對類似工程的風(fēng)荷載分析有一定的參考作用。

基于一棟立面上有多個(gè)開洞的矩形截面超高層建筑的剛性模型表面壓力測量風(fēng)洞試驗(yàn)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(fēng)壓系數(shù)和最不利風(fēng)壓系數(shù)的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)建筑長邊迎風(fēng)時(shí),開洞使得背風(fēng)面洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)絕對值增大,但迎風(fēng)面上的平均風(fēng)壓系數(shù)變化很小;當(dāng)建筑短邊迎風(fēng)時(shí),開洞對洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)和最不利正風(fēng)壓系數(shù)均只有微弱影響,但對其最不利負(fù)風(fēng)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(fù)風(fēng)壓系數(shù)增大一倍以上;開洞對短邊立面上的最不利風(fēng)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考數(shù)據(jù)。

目前超高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)振分析常采用的是規(guī)范的簡化理論方法和基于風(fēng)洞試驗(yàn)方法頻域方法,隨著結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜化或周邊建筑對風(fēng)場有明顯干擾時(shí),進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)振時(shí)程分析是更為簡單直接有效的方法。本文通過編程實(shí)現(xiàn)生成風(fēng)洞試驗(yàn)中風(fēng)荷載時(shí)程數(shù)據(jù)并導(dǎo)入有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)的時(shí)程分析,獲得整體結(jié)構(gòu)位移、內(nèi)力以及加速度時(shí)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(fēng)振響應(yīng)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(fēng)壓分布及周圍風(fēng)環(huán)境,計(jì)算了與風(fēng)洞試驗(yàn)等雷諾數(shù)及增大來流風(fēng)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明,在等雷諾數(shù)情況下,風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬得到的超高層建筑表面風(fēng)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(yàn)雷諾數(shù)相差25倍的工況中,當(dāng)多數(shù)建筑主軸向與來流風(fēng)速成一定角度時(shí),超高層建筑的風(fēng)壓分布及周圍流場的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)較一致;當(dāng)多數(shù)建筑主軸向與來流風(fēng)速平行時(shí),尾流中旋渦分布的數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)差異明顯,但平均風(fēng)壓分布的數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果略顯差別。

本文設(shè)計(jì)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(jìn)行了一系列的風(fēng)洞試驗(yàn)，并詳細(xì)研究了風(fēng)向，等因素對超高層建筑風(fēng)致振動的影響，得到一和些具參考價(jià)值的結(jié)果，可供我國有關(guān)規(guī)范修訂時(shí)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(fēng)洞試驗(yàn)阻塞效應(yīng)的修正方法.給出了群體建筑的流場模式和基本假定,推導(dǎo)了修正公式,將尾流面積法的適用范圍推廣到同時(shí)布置兩個(gè)或多個(gè)建筑的阻塞效應(yīng)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)擬合,并在不同工況下驗(yàn)證了修正方法.該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項(xiàng)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(fēng)洞試驗(yàn)阻塞效應(yīng)的修正方法．給出了群體建筑的流場模式和基本假定，推導(dǎo)了修正公式，將尾流面積法的適用范圍推廣到同時(shí)布置兩個(gè)或多個(gè)建筑的阻塞效應(yīng)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(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)擬合，并在不同工況下驗(yàn)證了修正方法．該方法可在較高精度范圍內(nèi)滿足工程項(xiàng)目的需要．

將吸氣流動控制技術(shù)應(yīng)用在超高層建筑中,用以減小其風(fēng)荷載和抗風(fēng)性能是一項(xiàng)新興的課題,然而現(xiàn)有的研究成果還停留在理論基礎(chǔ)階段,將此方法應(yīng)用在實(shí)際工程中尚需試驗(yàn)的驗(yàn)證。為此文中設(shè)計(jì)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(fēng)洞試驗(yàn),對今后開展此項(xiàng)研究工作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員具有指導(dǎo)和借鑒作用。

通過風(fēng)洞測力試驗(yàn),研究了不同沙濃度和風(fēng)速條件下風(fēng)沙對低矮建筑整體受力的影響。研究結(jié)果表明:和凈風(fēng)工況相比,風(fēng)沙對低矮建筑整體受力有著較大影響。風(fēng)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(guān)之外,還與指示風(fēng)速有關(guān)。當(dāng)風(fēng)速較小時(shí),風(fēng)沙增大了試驗(yàn)房的脈動效應(yīng),而當(dāng)風(fēng)速較大時(shí),風(fēng)沙減小了試驗(yàn)房的脈動效應(yīng)。

對自行研制的一船用空氣推進(jìn)導(dǎo)管螺旋槳系統(tǒng)的導(dǎo)管和槳后整流支架的空氣動力學(xué)性能在試驗(yàn)雷諾數(shù)范圍進(jìn)行了風(fēng)洞模型試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明,導(dǎo)管和槳后整流支架明顯改善了系統(tǒng)的空氣動力學(xué)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(fēng)洞試驗(yàn)方式結(jié)果的差異及原因,對某347m超高層建筑進(jìn)行了剛性測壓模型、強(qiáng)迫振動模型和多自由度氣彈模型風(fēng)洞試驗(yàn),并將三種試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析.對比了剛性測壓模型與氣彈模型的風(fēng)致位移響應(yīng),分析氣動阻尼比對位移響應(yīng)的影響;同時(shí)對比了強(qiáng)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(fēng)洞試驗(yàn)在氣彈效應(yīng)不顯著的情況下較為可靠而方便;當(dāng)氣彈效應(yīng)較顯著時(shí),多自由度氣彈模型的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果更為真實(shí);在均勻流場中,結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí),強(qiáng)迫振動模型的風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果有一定的參考價(jià)值,但在湍流場中,特別是不發(fā)生共振時(shí),試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況存在較大差異.高層建筑強(qiáng)迫振動模型振動形式的不精確性會導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的失真,將強(qiáng)迫振動模型應(yīng)用到實(shí)際高層建筑抗風(fēng)時(shí),其振動形式還有待改進(jìn).

依據(jù)某超高層建筑,著重介紹了風(fēng)洞試驗(yàn)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(fēng)壓特性以及一些測點(diǎn)風(fēng)壓隨風(fēng)向角的變化規(guī)律。結(jié)果表明:迎風(fēng)面中上部風(fēng)壓系數(shù)較大,接近1.0;底部部分風(fēng)壓系數(shù)達(dá)到1.0;側(cè)風(fēng)面和背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)大多為負(fù)值,特別是靠近角落處由于渦旋脫落,其值可達(dá)到-2。環(huán)境建筑對該高層建筑表面風(fēng)壓的影響較大,特別在建筑中下部。為其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出一些參考。

基于同步測壓技術(shù),在同濟(jì)大學(xué)tj-2建筑風(fēng)洞中進(jìn)行了單體矩形高層建筑的阻塞效應(yīng)試驗(yàn)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(fēng)場中進(jìn)行了測壓試驗(yàn),對結(jié)果進(jìn)行了對比分析。主要研究了阻塞效應(yīng)對模型表面平均風(fēng)壓特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:在均勻流中,阻塞效應(yīng)對模型迎風(fēng)面平均風(fēng)壓系數(shù)的影響較小,除靠近角部測點(diǎn)外,影響幅度不足5%;阻塞效應(yīng)使模型側(cè)面、背風(fēng)面和頂面平均風(fēng)壓系數(shù)降低較為顯著,但平均風(fēng)壓系數(shù)分布規(guī)律沒有明顯變化。此外,基于風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果提出了均勻流中矩形高層建筑平均風(fēng)壓的阻塞效應(yīng)修正公式。

大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的風(fēng)洞試驗(yàn)與原型實(shí)測研究——以廣州國際會展中心為工程案例，進(jìn)行了剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)和有限元模態(tài)分析，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了屋蓋的風(fēng)致位移響應(yīng)，結(jié)果表明，對于屋蓋風(fēng)振響應(yīng)影響最大的因素是結(jié)構(gòu)的基階振型，其次才是風(fēng)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(jìn)行了風(fēng)洞測壓試驗(yàn),研究了c類場地、16個(gè)來流風(fēng)向條件下,模型各表面(包括洞口內(nèi)部)的風(fēng)壓分布特性等,并確定了結(jié)構(gòu)總體風(fēng)荷載及最不利風(fēng)向角.結(jié)果表明:洞口的設(shè)置減小了建筑物所受的總體平均風(fēng)荷載,但并非洞口越大減小風(fēng)荷載越多.在建筑物上部開洞,對減小基礎(chǔ)所受彎矩非常有利,而在中上部開洞則對減小總體平均風(fēng)荷載更為有效,并且當(dāng)風(fēng)向與開洞方向平行時(shí)基礎(chǔ)所受的總平均風(fēng)荷載最小.風(fēng)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(dāng)前，隨著防雷技術(shù)、法制建設(shè)、規(guī)范治理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災(zāi)、爆炸和人體傷亡的事故已逐漸減少， 但有些地區(qū) 受雷災(zāi)造成的損失仍然頻繁發(fā)生。 ???引起雷電災(zāi)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(hù)措施不完善；大 量通訊、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等弱電設(shè)備和相當(dāng)部分建筑物防雷設(shè)計(jì)不符合技術(shù)規(guī)范；人們防范雷電災(zāi)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(dǎo)致雷電活動的影響不斷加劇；通訊、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等抗干擾能力較弱的現(xiàn)代 化設(shè)備越來越普及；易爆易燃場所迅速增長等。因此，雷電災(zāi)難必須引起我們高度的重視，加強(qiáng)對防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行研 究、審核、檢測和驗(yàn)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(dāng)前，隨著防雷技術(shù)、法制建設(shè)、規(guī)范管理等方面的發(fā)展，因雷擊引起火災(zāi)、爆炸和人 體傷亡的事故已逐漸減少，但有些地區(qū)受雷災(zāi)造成的損失仍然頻繁發(fā)生。 引起雷電災(zāi)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(hù)措施不完善；大量通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等弱電設(shè)備和相當(dāng)部分建筑物防雷設(shè)計(jì)不符合技 術(shù)規(guī)范；人們防范雷電災(zāi)害發(fā)生的意識薄弱等?？陀^原因是：新建高層、超高層建筑物導(dǎo)致 雷電活動的影響不斷加?。煌ㄐ?、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等抗干擾能力較弱的現(xiàn)代化設(shè)備越來越普及； 易爆易燃場所迅速增長等。因此，雷電災(zāi)害必須引起我們高度的重視，加強(qiáng)對防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行 研究、審核、檢測和驗(yàn)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(gè)人看法，供同行討論和參考。 一、防雷類別與不設(shè)防的判定 按強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》gb50057-9

規(guī)范所提供的風(fēng)荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求,必須進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn).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(fēng)洞試驗(yàn)資料及風(fēng)荷載參數(shù)都是不同的,簡單地提供建筑物的抗風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)不能滿足各結(jié)構(gòu)物和維護(hù)體系設(shè)計(jì)的需要.本文切合實(shí)際結(jié)構(gòu),建立了面向各類結(jié)構(gòu)物各抗風(fēng)設(shè)計(jì)階段的風(fēng)洞試驗(yàn)方法.

介紹了建筑物風(fēng)環(huán)境的風(fēng)洞模擬，行人高度風(fēng)測量探頭的設(shè)計(jì)、標(biāo)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(fēng)洞的長１５ｍ、寬４ｍ、高２．２ｍ風(fēng)工程試驗(yàn)段進(jìn)行了比例為１∶３００的建筑群模型的行人高度風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)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(fēng)環(huán)境有嚴(yán)重的影響。