建筑物干擾條件下雙煙囪的風(fēng)洞試驗(yàn)

由同濟(jì)大學(xué)張相庭教授等完成的“高層建筑間相互干擾的風(fēng)洞試驗(yàn)研究、分析和‘規(guī)定’編制建議”課題1990年4月10日由上海市建委主持的鑒定。專家們一致認(rèn)為:該課題根據(jù)97個(gè)工況8480個(gè)測點(diǎn)的風(fēng)洞模型試驗(yàn),首次提出了按不同角度列出增值系數(shù)、創(chuàng),在國際側(cè)向力增值系數(shù)這一重要成果,為高層建筑的合理布置和規(guī)劃提供了依據(jù),成果在國內(nèi)是首上也很少看到,已達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前,在我國及國際上大多數(shù)國家的有關(guān)規(guī)范中,計(jì)算風(fēng)力時(shí)只計(jì)算到單個(gè)建筑物的風(fēng)

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(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)。

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.

在大氣邊界層風(fēng)洞中模擬了b、c、d三類地貌的風(fēng)場,對矩形和方形模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn),分析了不同風(fēng)場下矩形和方形模型的風(fēng)壓分布、順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜和風(fēng)壓空間相關(guān)性。結(jié)果表明：b、c、d三類風(fēng)場下,平均風(fēng)壓系數(shù)逐步減小,脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)逐步增大,順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜峰值對應(yīng)頻率基本一致;順風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)壓功率譜分布特征隨高度變化不大;風(fēng)壓水平和豎向相關(guān)性隨距離增加而減小;湍流度的增大使得迎風(fēng)面水平和豎向風(fēng)壓相關(guān)性增大。

分析了某高層建筑的多通道同步測壓風(fēng)洞試驗(yàn)。利用隨機(jī)振動(dòng)理論計(jì)算了結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載,分析了風(fēng)荷載隨風(fēng)向的變化關(guān)系,計(jì)算了結(jié)構(gòu)頂部峰值加速度響應(yīng),對居住者舒適度進(jìn)行了評價(jià)。

文章闡述了隔震結(jié)構(gòu)的橡膠支座選取方法,對橡膠支座隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究,在此基礎(chǔ)上按照文章給出的選取支座方式的基礎(chǔ)上以某7層框架結(jié)構(gòu)為例,運(yùn)用ansys建立模型,對比分析了不同場地條件下建筑物的隔震效果。

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(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...

本文模擬新疆35℃干燥氣候條件下施工,對混凝土的坍落度損失、含氣量損失、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、干縮變形、極限拉伸、抗?jié)B性和抗凍性等性能影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:混凝土拌和物的坍落度存在較大的損失,干熱條件比標(biāo)準(zhǔn)條件下的損失略大,兩種條件下的混凝土拌和物在靜置90min后仍能實(shí)現(xiàn)振實(shí)。混凝土拌和物的含氣量隨靜止時(shí)間的延長而減少,干燥條件比標(biāo)準(zhǔn)條件下的損失略大,干熱條件下混凝土拌和物在靜置30min后的含氣量能滿足要求,60min后含氣量已不能滿足要求?；炷猎诟蔁釛l件下的干縮大于標(biāo)準(zhǔn)條件下的干縮,特別是在早期,1天和3天的干縮值平均增加59%和74%,隨著齡期的延長,干熱條件下14天后干縮值增加的程度與標(biāo)準(zhǔn)條件趨于一致。因此,在干熱條件下施工的混凝土,應(yīng)加強(qiáng)早期潮濕養(yǎng)護(hù),從試驗(yàn)結(jié)果看,潮濕養(yǎng)護(hù)至少14d,一般不低于21d。模擬現(xiàn)場35℃施工養(yǎng)護(hù)的混凝土,其力學(xué)性能比標(biāo)準(zhǔn)條件有不同程度的提高,特別是3d和7d抗壓強(qiáng)度有大幅度的提高。模擬現(xiàn)場35℃養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件抗?jié)B性能和抗凍性能相差不大,都能滿足設(shè)計(jì)要求。以上成果可供其他工程參考。

干熱條件下施工的混凝土特性試驗(yàn)研究——本文模擬新疆35℃干燥氣候條件下施工，對混凝土的坍落度損失、含氣量損失、凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、干縮變形、極限拉伸、抗?jié)B性和抗凍性等性能影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：混凝土拌和物的坍落度存在較大的損失，干熱條件...

橋梁應(yīng)具有抵抗風(fēng)作用的能力,特別是大跨度橋梁,其柔性較大,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮顫振、抖振、渦激振動(dòng)等空氣動(dòng)力問題,通過抗風(fēng)設(shè)計(jì)、風(fēng)洞試驗(yàn)、抗風(fēng)措施來確定橋梁風(fēng)荷載和抗風(fēng)性能是大跨度柔性橋梁抗風(fēng)研究的主要手段。

由于壁面的存在，風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M的流場與真實(shí)大氣的自由流場存在差別．在特定情況下，阻塞效應(yīng)將對流場和建筑風(fēng)荷載產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差．然而，當(dāng)前結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究人員對阻塞效應(yīng)的認(rèn)識尚且不足．首先，簡要介紹了阻塞效應(yīng)的機(jī)理，并歸納了阻塞效應(yīng)對流場和建筑風(fēng)荷載的影響．然后，總結(jié)了阻塞效應(yīng)的影響因素（來流特性，建筑的外形、數(shù)量和布置方式等），回顧了涉及試驗(yàn)和數(shù)值模擬的阻塞效應(yīng)修正方法，并列出了重要文獻(xiàn)中對阻塞比的規(guī)定．最后，提出了今后值得研究的方向．

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(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性能也得到很大改善。

以220kv角鋼輸電塔為研究對象,設(shè)計(jì)制作了1∶2.5的大比例剛性節(jié)段模型,在均勻湍流場中進(jìn)行同步測壓風(fēng)洞試驗(yàn),獲得了輸電塔主材、斜材和輔材桿件的風(fēng)壓分布規(guī)律和體型系數(shù)沿桿件展長的分布.歸納了風(fēng)荷載對塔身各桿件的作用特點(diǎn)以及體型系數(shù)隨風(fēng)向角的變化規(guī)律.對于角鋼桿件,當(dāng)角鋼內(nèi)角迎風(fēng)時(shí),阻力系數(shù)與升力系數(shù)均較大,桿件處于雙向受力狀態(tài).對整塔段的體型系數(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)值和國內(nèi)外規(guī)范取值的對比.結(jié)果表明:按我國規(guī)范取值偏小,試驗(yàn)值與國外規(guī)范取值接近.

介紹了一復(fù)雜條件下的磚煙囪定向爆破拆除的成功過程,給出了切口及相關(guān)的爆破參數(shù),對于復(fù)雜條件下問題處理的方法進(jìn)行了初步探索。

對低層雙坡屋面和四坡屋面建筑進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)研究,考慮了屋面形式、屋面坡度、來流方向和挑檐長度等不同因素對屋面風(fēng)壓分布的影響,分析了屋面平均和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的分布特性。結(jié)果表明,0°風(fēng)向角(來流垂直吹向屋脊)、屋面坡度為30°時(shí),迎風(fēng)屋面屋檐及屋脊附近形成較高負(fù)壓,迎風(fēng)屋面風(fēng)壓系數(shù)呈環(huán)狀分布;屋面坡度為15°時(shí),迎風(fēng)屋面風(fēng)壓系數(shù)呈階梯狀分布。屋面體型系數(shù)受風(fēng)向角、屋面坡度和屋面形式的影響較大:0°風(fēng)向角、雙坡屋面模型中,15°屋面坡度迎風(fēng)屋面體型系數(shù)為30°屋面坡度的2.76倍;四坡屋面模型中,15°屋面坡度迎風(fēng)屋面體型系數(shù)為30°屋面坡度的2.28倍;背風(fēng)屋面體型系數(shù)受屋面坡度的影響較小;0°和45°風(fēng)向角下,對于15°和30°屋面坡度,當(dāng)屋面坡度相同,屋面形式由雙坡改為四坡時(shí),迎風(fēng)屋面的體型系數(shù)絕對值有所增大,屋面更容易受力破壞,但對背風(fēng)屋面的影響較小。

利用風(fēng)洞試驗(yàn)方法,以上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)建筑群及上海中心大廈為研究對象,討論了不同粗糙度、不同風(fēng)向條件下,高密度建筑群和超高建筑物對風(fēng)環(huán)境的影響。結(jié)果表明:1)地表粗糙度越小,大風(fēng)區(qū)范圍越大。此外,建筑群的分布、排列形式會(huì)明顯改變來流走向。2)超高建筑物由于其形態(tài)上下不一致,在一定條件下,不同高度處的風(fēng)矢量存在明顯差異。3)參照國外建筑物風(fēng)環(huán)境舒適度評估標(biāo)準(zhǔn),對模擬區(qū)域內(nèi)行人高度處的舒適度進(jìn)行了評估,并給出了3個(gè)風(fēng)環(huán)境較差的區(qū)域。

利用風(fēng)洞試驗(yàn)方法,以上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)建筑群及上海中心大廈為研究對象,討論了不同粗糙度、不同風(fēng)向條件下,高密度建筑群和超高建筑物對風(fēng)環(huán)境的影響。結(jié)果表明：1）地表粗糙度越小,大風(fēng)區(qū)范圍越大。此外,建筑群的分布、排列形式會(huì)明顯改變來流走向。2）超高建筑物由于其形態(tài)上下不一致,在一定條件下,不同高度處的風(fēng)矢量存在明顯差異。3）參照國外建筑物風(fēng)環(huán)境舒適度評估標(biāo)準(zhǔn),對模擬區(qū)域內(nèi)行人高度處的舒適度進(jìn)行了評估,并給出了3個(gè)風(fēng)環(huán)境較差的區(qū)域。

利用開路式風(fēng)洞系統(tǒng)和sympatec激光粒度儀測試了參考噴頭的霧譜尺寸以此作為噴頭霧譜等級的依據(jù)。對扇形霧噴頭在不同壓力、風(fēng)速、噴頭與激光粒度儀距離情況下的霧滴粒徑、數(shù)量和范圍進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,壓力、風(fēng)速、噴頭與激光粒度儀之間距離的增大,都導(dǎo)致扇形霧噴頭的霧滴體積中徑變小,尺寸小于150μm的霧滴占全部霧滴體積的百分比變大,增加了農(nóng)藥脫靶飄移的可能性,同時(shí)壓力和風(fēng)速的增大都導(dǎo)致部分噴頭的霧譜等級降低。為了保證激光粒度儀對霧滴粒徑測試結(jié)果的可靠性,可以使用風(fēng)洞試驗(yàn)和調(diào)整噴頭與激光粒度儀的距離,來減小因細(xì)小霧滴通過激光束過程中速度迅速衰減而對測量結(jié)果帶來的影響。

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)。

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.

對江蘇某辦公樓基坑周邊建筑沉降進(jìn)行理論計(jì)算,將計(jì)算值和實(shí)測沉降值分析比較,指出理論計(jì)算值與實(shí)測沉降值存在偏差的原因.在對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析基礎(chǔ)上,總結(jié)出影響基坑周邊建筑物沉降的因素.結(jié)合實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù),詳盡地分析其對基坑周邊建筑物沉降的影響.

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.