低空封闭连廊的表面风压和整体体型系数

采用刚性模型测压风洞试验研究低空封闭连廊的风压分布和整体体型系数,分析连廊4个表面测点的体型系数和非高斯分布特性,研究连廊整体体型系数随风向角和连廊长度的变化,给出低空封闭连廊的正迎风整体体型系数和角度风分配系数,基于极值分析方法给出连廊的全风向极值风压系数,最后给出连廊抗风设计的建议值.研究表明,低空封闭连廊在正吹情况下背风面的体型系数约为-1.04~-0.86,绝对值均大于规范中方柱的-0.6,导致连廊的整体体型系数大于规范中方柱的1.4,30 m长低空封闭连廊的整体阻力系数为1.61;正吹情况下连廊中间截面的整体体型系数大于其他截面,正吹风向角的整体体型系数大于其他风向角,连廊越长正迎风整体体型系数越大;在正吹情况下,连廊迎风面风压主要为高斯分布,其他表面主要为非高斯分布;给出正迎风整体体型系数和角度风分配系数以用于低空封闭连廊主体结构的抗风设计.

格构式钢管输电塔架的体型系数和雷诺数效应

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比.试验结果表明,相同密实度下横担的体型系数大于塔身,其原因为横担杆件长细比以及杆件前后的等效间距比均较大;在亚临界条件下塔身体型系数试验值与JEC-TR-00007—2015、DL/T 5551—2018和GB 50009—2012规范值接近,而横担体型系数大于各国规范值;亚临界和超临界条件下各国规范的钢管塔架体型系数随着密实度ϕ的增加而降低,使用最小二乘法拟合获得雷诺数折算系数为0.63+0.72ϕ;在超临界条件下,塔身的体型系数与DL/T 5551—2018、GB 50009—2012规范结果接近,横担的体型系数与IEC 60826—2017和ASCE MOP 74—2020规范结果接近.

超高结构建造空中造楼机风荷载体型系数试验

超高结构建造空中造楼机是我国自主研发的一种适用于超高层建筑、高耸构筑物的专用混凝土结构施工装备。现有设计计算标准中缺乏适用于超高结构建造空中造楼机的风荷载体型系数,导致在进行风荷载作用受力分析时取值相对偏保守,造成不必要的浪费。论文针对超高结构建造空中造楼机风荷载体型系数不明确的问题,设计制作了16组不同超高结构建造空中造楼机试验模型,完成592个工况的均匀流场体型系数试验。试验结果表明:防护网体型系数绝对值与防护网开孔率成正比,与核心筒开孔率成反比;防护网开孔率为0.7、核心筒开孔率为0.5时防护网体型系数具有最大值0.933;防护网开孔率为0.8、核心筒开孔率为0.7时防护网体型系数具有最小值0.263。通过本试验的研究,揭示了超高结构建造空中造楼机的风荷载体型系数,完善了现有模架装备标准规范的不足。

装饰条干扰下超高层建筑表面风压系数及风荷载体型系数研究

为解决因幕墙装饰条对超高层建筑外表面风压分布造成干扰使其分布不均衡导致的装饰条掉落问题,基于Davenport脉动风速功率谱及拟合函数、LES湍流模型和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的推荐计算公式,利用计算流体动力学方法对装配不同型号装饰条的超高层建筑进行三维风场流体模拟。研究了超高层建筑及装饰条自身表面的风压分布特征和装饰条风荷载体型系数随其横截面体型特征及布置间距变化的规律。结果表明:超高层建筑外表面平直区域风压极值增高,拐角过渡区域风压极值降低,配置装饰条能够改善建筑表面拐角区域风压突变现象;当装饰条横截面为矩形时,其正侧表面的风荷载体型系数随截面高度增大而增大,横截面为梯形时,其侧表面的风荷载体型系数随下底的减小而减小,风荷载体型系数随装饰条间距变化的趋势不明显。

基于CFD的光伏面板风荷载体型系数研究

风荷载体型系数是计算太阳能光伏面板所受风荷载大小的重要参数。本文基于流体力学分析平台Flu⁃ent,采用雷诺时平均法开展不同风向角和不同安装倾角工况下光伏面板风压分布规律、风速矢量及其风荷载体型系数的研究,并将模拟结果与各国规范进行对比。计算结果表明:风向角和安装倾角变化均对光伏面板所受风荷载的大小具有显著影响;光伏面板表面正压、负压的递减方向与气流方向一致;面板上、下表面迎风侧边缘处存在较大的压力差,易造成光伏面板风致损坏;根据CFD数值模拟结果以及与各国规范对比分析,提出了不同安装倾角和不同风向角工况下光伏面板风荷载体型系数建议值。研究成果可为太阳能光伏组件的抗风设计提供一定的参考依据。

输电钢管塔体型系数风洞试验研究

对1 000 kV淮南—上海特高压输电线路钢管塔(SZT2塔)的塔身和横担模型进行了高频测力天平风洞试验,得到了作用在模型上的平均风荷载和体型系数。试验结果表明:15°、75°是对输电钢管塔的最不利风向角;对于输电钢管塔塔身和横担,钢管杆件体型系数分别取为0.80、0.85能满足设计要求。

三角形格构式塔身体型系数及屏蔽特性研究

为满足高压/特高压输电铁塔风致倒塌问题对铁塔体型系数的精准度需求,研究了完全结构化多块网格对格构式三角形输电塔塔身流场的模拟能力,探讨了不同规范体型系数对某铁塔的适用性,并分析了塔身杆件复杂流动干扰作用下的屏蔽特性。结果表明,数值模拟与风洞试验的体型系数吻合很好;完全结构化网格能高保真、高度正交地对铁塔塔身这类复杂空间桁架流场进行离散;《英国杆塔荷载规范》的规定结果虽偏于保守,但其趋势最为接近真实值;在塔身桁架结构各个杆件之间流动干扰作用下,角钢弯折角朝向来流比背向来流的屏蔽作用更强;斜材弯折角背向气流和竖向辅助材弯折角朝向气流的组合之间的流动干扰,使得其对气流的屏蔽作用最强。

严寒地区村镇住宅节能体型系数研究

我国严寒地区村镇住宅冬季采用分户乡土式采暖方式,采暖期达半年之久,采暖能耗很大.为了提出国家标准《村镇住宅节能设计标准》中有关严寒地区的节能体型系数的控制性指标,本文在严寒气候区实测了57户村镇住宅,通过数理分析,得出了体型系数的实际情况;针对影响严寒地区住宅建筑体型系数的平、剖面形式,面积大小,栋深组合长度等因子进行分析,提出了减少体型系数的各种因子参数控制范围;提出了按照层数不同,分别确定体型系数的结论,一层住宅建筑体型系数宜<0.75,二层住宅建筑体型系数宜<0.59.

500kV全联合变电构架体型系数风洞试验及风振系数取值分析

以典型的500kV全联合变电构架为背景,通过风洞试验测试与有限元计算分析相结合,研究全联合变电构架的风荷载体型系数、风振系数的取值.分别制作了1/11的单根横梁模型和1/32的七跨全联合构架模型,测试了不同类型横梁的风荷载体型系数,并基于风洞试验得到的体型系数对全联合构架进行风振响应分析,计算了其风振系数取值.结果表明,A,B和C三类横梁体型系数测试值分别为2.23,2.35和2.18,比《建筑结构荷载规范》和《变电站建筑结构设计技术规程》取值分别大8%,14%和7%;阻尼比2%时,20m,26m和34m标高处横梁的风振系数分别为1.60,1.80和1.58,比《变电站建筑结构设计技术规程》的取值分别大7%,6%和5%,国内规范对此类结构的风荷载取值偏于不安全.

寒冷地区乡村住宅体型系数与建筑节能的关系

通过对影响体型系数大小的主要因素(即建筑物长、宽、高以及建筑物底面周长)和建筑平面形状对乡村住宅节能设计的分析,提出了寒冷地区乡村住宅应增加联列数,增加房间进深,增加层数、减小底面周长等方法来减小住宅的体型系数和选择最佳的建筑平面形状,以达到住宅节能的目的。

铁路声屏障风荷载体型系数研究

鉴于现行国家规范对铁路声屏障的风荷载体型系数没有明确的规定,采用CFD流体动力学计算软件、风洞模型测压试验和风洞模型测力试验3种方法,系统研究分析桥梁上、路基上声屏障的风荷载体型系数,比较分析2种不同高度的声屏障设置在线路上风侧、线路两侧和线路下风侧等工况时对其风荷载体型系数的影响。研究结果表明:在计算声屏障风荷载时,如果按照矩形构件的体型系数及风压分布取值,可能会低估声屏障的风荷载数值,声屏障设置的位置对其风荷载体型系数的影响很大,而声屏障的高度对其风荷载体型系数的影响则较小;在对桥梁和路基的声屏障进行结构设计时,建议桥梁声屏障的风荷载体型系数取1.65,路基声屏障的风荷载体型系数取1.99。

低矮建筑屋面风荷载体型系数的数值模拟

采用剪切应力输运(SST)k-ω模型,对门式刚架屋面风场和表面风压进行数值模拟分析.在不同高宽比、长宽比及不同坡度情况下,研究低矮双坡房屋的屋面风荷载体型系数的变化规律和分布特征.结果表明,低矮建筑的屋面分压分布与屋面的长宽比、高宽比及主导风向均有很大的关系;随着高宽比和长宽比的增大,屋面分区的风荷载体型系数的变化呈先平缓后增加的趋势,而屋面坡度变化对风荷载体型系数的影响较小.在门式刚架抗风设计时,高宽比和长宽比最优选择分别为0.38和2.5.

大跨度平屋盖表面风荷载体型系数研究

通过平屋盖刚性模型风洞测压试验,基于分离泡作用机理,以顺风向及横风向风压为研究对象,对屋盖表面的风压特征进行分析,进而提出合理的分区体型系数。①基于顺风向平均、脉动风压变化曲线和脉动风压谱,发现分离泡作用下的平屋盖表面可以分为主涡作用区、次级涡作用区以及旋涡脱落区;②提出风压相关长度的概念,计算横风向互相关长度,结果表明在旋涡作用范围内,各相关长度相差无几,超出旋涡区后风压相关长度出现衰减;③基于面积平均压力的概念计算刚性平屋盖表面的分区体型系数。通过面积平均压力的累积概率曲线对准定常理论和我国《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)中的规定系数-0.6进行验证,发现在分离泡作用下准定常理论是适用的,我国规范在迎风前缘附近的强吸力区和屋盖中后部分别低估和高估了实际体型系数;将本文的体型系数取值与美国规范(ASCE7-98)、加拿大规范(NBC-1995)以及日本规范(AIJ-2004)进行对比,发现本文的体型系数计算结果与美国规范较为接近。

带凹角矩形截面高层建筑风荷载体型系数研究

采用CFD技术,对典型带凹角矩形截面高层建筑在群体建筑干扰环境下的平均风荷载进行数值模拟研究。首先对CAARC标准模型进行了数值模拟,以验证本文计算方法及参数设置等的合理性。然后基于两个风向角下的数值模拟结果,分析了该建筑物主塔楼表面上各区域体型系数的分布特征,并与我国荷载规范和文献中风洞试验给出的值进行了比较;同时,还计算了顺风向风荷载。研究发现,迎风侧凹角处的体型系数会出现较大的负值,与规范取值差别较大,这也将使得计算出的结构顺风向风荷载明显降低,造成该结果的主要原因是在迎风侧凹角处产生了较强烈的分离流和漩涡。除了气动外形以外,周边建筑的干扰也会对体型系数分布造成不可忽视的影响。

分裂导线体型系数试验研究

为研究分裂导线屏蔽效应对体型系数的影响．选取不同型号的导线进行实际导线节段模型风洞试验，分析导线截面、风速、风攻角、分裂数和流场等因素对分裂导线气动特性的影响。试验结果表明：双分裂导线体型系数在偏转临界位置前随风攻角的增大而增大．当风攻角达到临界位置以后．风攻角的增大对双分裂导线体型系数基本无影响；四分裂、六分裂和八分裂导线的体型系数随风攻角的变化呈先增大后减小的趋势．存某个角度有一个体型系数最大值；10％紊流度条件下分裂导线的体型系数均比均匀流场下的结果大10％。15％；紊流场条件下当风速为30m／s时，试验得到的四分裂、六分裂和八分裂．IL／G1A630—45导线的体型系数较设计规范中的取值分别减小丁27．60％、24．38％和22．51％．

六边形输电塔体型系数与风荷载计算

六边形塔结构型式较少应用于输电塔,其体型系数仍按照四边形塔体型系数进行取值是否合理有待研究。为此,对2种不同填充率六边形角钢塔架进行了刚体测力风洞试验,研究了0°~120°风向角范围内塔架体型系数μ_(sθ)随风向角的变化规律,分析了六边形塔与四边形塔体型系数差异对塔身风荷载计算的影响。研究表明,风轴下六边形塔体型系数以60°为一个周期,体型系数最大值出现在10°和45°风向角下。在准确测定六边形塔体型系数的前提下,传统的四边形塔身风荷载计算方法仍然适用于六边形塔身风荷载计算。但在0°~15°风向角范围内,按照规范提供的体型系数计算六边形塔身风荷载偏于危险。

高层住宅建筑体型系数对其中庭通风的影响

采用基于三维、RNG k-ε湍流模型的CFD方法,模拟了具有中庭的高层住宅建筑模型在风压和热压共同作用下的通风特性.并在低速风洞中进行了实验测量,验证了本数值模拟方法的可行性.针对4种不同体型系数下的高层住宅建筑,分析了在相同的建筑面积、外风场流速、建筑内发热量、中庭尺寸及相同的吹风角度条件下,中庭空间的自然通风特性及邻室房间的通风效果.结果表明,中庭式高层住宅建筑外体型系数越大,越有利于自然通风,为城市高层住宅建筑节能与人居环境的优化设计提供了理论依据.

基于SST k-ω湍流模型的高层建筑体型系数数值研究

目的研究建筑物高度和宽度的变化对其表面绕流流场的影响,分析建筑物风荷载体型系数的变化,为结构设计人员在结构抗风设计方面提供参考.方法利用计算流体动力学软件STAR-CCM+,选用基于雷诺平均(RANS)的SST k-ω湍流模型,对不同高度和宽度的建筑物进行数值模拟,计算建筑物风荷载体型系数.结果在宽度相同的情况下,随着高度的增加,正面、侧面和背面的体型系数绝对值增加;随着宽度的增加,侧面和背面的体型系数绝对值增加,而正面影响不大.结论高层建筑的体型和体量对风荷载体型系数有一定的影响,在结构抗风设计中应该适当予以考虑.

大跨度干煤棚结构表面体型系数试验研究

以浙江华能玉环电厂干煤棚工程项目为背景,根据工程设计和实验研究的需要,对干煤棚这种建筑结构进行了风洞试验。考虑到干煤棚形状和多种流动性态的影响,分别将其表面划分为五块区域和三十五块区域,得到不同工况下干煤棚表面的分块体型系数。同时还比较了A、B两种风场对于干煤棚表面风荷载体型系数的影响。

广州新白云国际机场机库风荷载体型系数研究

广州新白云国际机场机库(GAM ECO机库)是目前世界上规模最大的机库之一,抗风设计是其结构设计一项重要内容.本文通过对该机库风洞试验的结果分析,介绍了在不同工况、不同风向角下机库屋盖上、下表面和墙体内、外表面的风压分布特点以及考虑阵风影响的风压峰值情况,给出了根据风洞试验得出机库的风荷载体型系数,并进行进一步的探讨,为大型机库抗风设计提供了依据.