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(duì)caarc模型的荷載風(fēng)振系數(shù)進(jìn)行研究,并與用氣動(dòng)彈性模型測(cè)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(cè)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(duì)風(fēng)荷載十分敏感,風(fēng)環(huán)境較為復(fù)雜。通過(guò)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(duì)順風(fēng)荷載、橫向風(fēng)荷載以及扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載,對(duì)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(píng)價(jià),并與公式結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(duì)風(fēng)荷載十分敏感,風(fēng)環(huán)境較為復(fù)雜.通過(guò)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(duì)順風(fēng)荷載、橫向風(fēng)荷載以及扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載,對(duì)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(píng)價(jià),并與公式結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(lái)越多的國(guó)外工程設(shè)計(jì)的要求,了解并掌握國(guó)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(duì)美國(guó)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(duì)類(lèi)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(kāi)洞的矩形截面超高層建筑的剛性模型表面壓力測(cè)量風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,分析了矩形截面超高層建筑在長(zhǎng)邊立面上不同開(kāi)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(zhǎng)邊迎風(fēng)時(shí),開(kāi)洞使得背風(fēng)面洞口附近的平均風(fēng)壓系數(shù)絕對(duì)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(kāi)洞對(duì)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(duì)其最不利負(fù)風(fēng)壓系數(shù)卻有很大影響,特別是中部開(kāi)洞,將使其周?chē)淖畈焕?fù)風(fēng)壓系數(shù)增大一倍以上;開(kāi)洞對(duì)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(kāi)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(jiǎn)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(duì)風(fēng)場(chǎng)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(jiǎn)單直接有效的方法。本文通過(guò)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(píng)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?chē)L(fēng)環(huán)境,計(jì)算了與風(fēng)洞試驗(yàn)等雷諾數(shù)及增大來(lái)流風(fēng)速和模型尺寸提高雷諾數(shù)后的兩類(lèi)雷諾數(shù)工況,并同風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)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?xún)?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(lái)流風(fēng)速成一定角度時(shí),超高層建筑的風(fēng)壓分布及周?chē)鲌?chǎng)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(lái)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(dòng)彈性模，對(duì)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(duì)超高層建筑風(fēng)致振動(dòng)的影響，得到一和些具參考價(jià)值的結(jié)果，可供我國(guó)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)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(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),對(duì)今后開(kāi)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(guò)風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn),研究了不同沙濃度和風(fēng)速條件下風(fēng)沙對(duì)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(duì)低矮建筑整體受力有著較大影響。風(fēng)沙對(duì)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(duì)于脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)效應(yīng)。

對(duì)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(dòng)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(dòng)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(chē)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(duì)某347m超高層建筑進(jìn)行了剛性測(cè)壓模型、強(qiáng)迫振動(dòng)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(duì)比了剛性測(cè)壓模型與氣彈模型的風(fēng)致位移響應(yīng),分析氣動(dòng)阻尼比對(duì)位移響應(yīng)的影響;同時(shí)對(duì)比了強(qiáng)迫振動(dòng)模型與多自由度氣彈模型在湍流場(chǎng)及均勻流場(chǎng)中氣彈參數(shù)的差異.結(jié)果表明:剛性測(cè)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(chǎng)中,結(jié)構(gòu)發(fā)生共振時(shí),強(qiáng)迫振動(dòng)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(chǎng)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(dòng)模型振動(dòng)形式的不精確性會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的失真,將強(qiáng)迫振動(dòng)模型應(yīng)用到實(shí)際高層建筑抗風(fēng)時(shí),其振動(dòng)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(wú)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(cè)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(duì)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(cè)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(duì)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(chǎng)中進(jìn)行了測(cè)壓試驗(yàn),對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。主要研究了阻塞效應(yīng)對(duì)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(duì)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(cè)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(méi)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(cè)研究——以廣州國(guó)際會(huì)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(duì)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(duì)巨型高層開(kāi)洞建筑進(jìn)行了風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn),研究了c類(lèi)場(chǎng)地、16個(gè)來(lái)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(kāi)洞,對(duì)減小基礎(chǔ)所受彎矩非常有利,而在中上部開(kāi)洞則對(duì)減小總體平均風(fēng)荷載更為有效,并且當(dāng)風(fēng)向與開(kāi)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(mén)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(shí)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(dòng)的影響不斷加??；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(lái)越普及；易爆易燃場(chǎng)所迅速增長(zhǎng)等。因此，雷電災(zāi)難必須引起我們高度的重視，加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行研 究、審核、檢測(cè)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(mén)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(shí)薄弱等?？陀^原因是：新建高層、超高層建筑物導(dǎo)致 雷電活動(dòng)的影響不斷加??；通信、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(lái)越普及； 易爆易燃場(chǎng)所迅速增長(zhǎng)等。因此，雷電災(zāi)害必須引起我們高度的重視，加強(qiáng)對(duì)防雷設(shè)計(jì)進(jìn)行 研究、審核、檢測(cè)和驗(yàn)收等一系列規(guī)范化管理。本文是筆者對(duì)高層建筑金屬幕墻、鋁合金門(mén) 窗防雷措施的個(gè)人看法，供同行討論和參考。 一、防雷類(lèi)別與不設(shè)防的判定 按強(qiáng)制性國(guó)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(duì)不同結(jié)構(gòu)類(lèi)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(jiǎn)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(lèi)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(cè)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(dòng)中心低速所４ｍ×３ｍ風(fēng)洞的長(zhǎng)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(shuō)明這座新高層建筑物的落成，對(duì)其周?chē)承┪恢玫男腥烁叨蕊L(fēng)環(huán)境有嚴(yán)重的影響。