高层开洞建筑测压风洞试验

通过几何缩尺比为1∶300的刚性模型,对高层开洞建筑进行了测压风洞试验。研究了C类地面粗糙度类别,16个来流风向条件下,两种不同开洞率和三种不同开洞位置以及二个全封闭模型的各表面风压分布特性,并绘制了风向平行于孔洞时模型外表面的风压系数等值线分布图。根据试验结果,对各种模型各个表面的平均风压系数、体型系数进行了计算。通过与数值风洞计算结果的对比及建筑荷载规范的比较,对建筑风荷载体型系数测试和取值方面的一些问题进行了初步的讨论,提出了建议,供进一步研究参考。

巨型高层开洞建筑刚性模型风洞试验研究

用缩尺比为1:300的刚性模型对巨型高层开洞建筑进行了风洞测压试验,研究了C类场地、16个来流风向条件下,模型各表面(包括洞口内部)的风压分布特性等,并确定了结构总体风荷载及最不利风向角.结果表明:洞口的设置减小了建筑物所受的总体平均风荷载,但并非洞口越大减小风荷载越多.在建筑物上部开洞,对减小基础所受弯矩非常有利,而在中上部开洞则对减小总体平均风荷载更为有效,并且当风向与开洞方向平行时基础所受的总平均风荷载最小.风荷载沿建筑高度的变化并非按规范中的规律分布,而是中上部大、两端小.

开洞建筑风压分布特性风洞试验研究

对美国迈阿密市一假日酒店的刚体模型进行了风洞试验,研究了表面开洞对建筑局部风荷载的影响及圆截面结构风荷载分布的特点。结果表明,建筑表面开洞会增大其开洞周围的风荷载;开洞圆截面结构的风荷载分布特性同现行荷载规范给出的规律相接近,但最大负风压系数(绝对值)要小于最大正风压系数。

开洞建筑风致内压导纳影响参数研究

对已被风洞试验验证的单空间开洞建筑风致内压控制方程进行多参数影响分析,研究了主开洞大小、背景孔隙、内部体积、脉动外压以及参考风速等对内压导纳函数的影响。研究结果表明:内压导纳峰值随着迎风面主开洞面积的增大而增大,但随着背景孔隙总面积、内部体积、脉动外压系数幅值以及参考风速的增大而减小。Helmholtz共振频率也随着迎风面主开洞面积的增大而增大,随着内部体积的增大而减小,但不受背景孔隙总面积、脉动外压系数幅值、参考风速的影响。

龙卷风作用下开洞高层建筑风压分布特征研究

为研究龙卷风作用下洞口设置对高层建筑风荷载的影响,利用FLUENT6.3流体计算软件,针对三种典型风向角(30°,45°和60°)进行了数值模拟研究,并将开洞模型与全封闭模型行进了对比分析。研究表明:在龙卷风场中心处,与封闭模型不同,开洞模型迎风面和背风面表现出一定差别,不再呈现良好的中心对称性;45°为最不利风向角,迎风面和背风面受洞口设置影响最大,且洞口周边存在沿高度风压突变;洞口设置位置对刚性模型风压有非常明显的影响,建筑物中开洞时对减小风荷载最为有利,下开洞时会显著增加表面风压,最为不利,上开洞时不利程度稍好于下开洞。

建筑开洞对风驱雨影响特性的数值研究

文章研究建筑风驱雨(wind-driven rain, WDR)对建筑内部的破坏,基于欧拉-欧拉多相流模型,考虑具有恒定开孔率下的不同形状开口,即正方口、竖直口和水平口,通过模拟不同风速和雨强下的WDR场,分析开洞建筑WDR分布特性及洞口形式对WDR分布的影响规律。结果表明,洞口形式和风速的变化对开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率影响显著,只有当雨强增大到一定程度时,开洞建筑迎风立面和室内地面抓取率才有显著变化。

开洞高层建筑风荷载的试验研究

对开洞高层建筑刚性模型进行了风洞测压试验,基于试验结果,研究了设置洞口对高层建筑风荷载的影响。结果表明:立面开洞后,基底风荷载减小;单设上洞口和单设下洞口对减小顺风向平均基底剪力的效果比较接近,但上部开洞对减小顺风向平均基底弯矩和横风向根方差基底弯矩更为有利;拟合得到了顺风向平均基底弯矩系数和横风向根方差基底弯矩系数的相对值随开洞率变化的计算公式。设置洞口后,层风力的分布规律与未开洞时有很大差异,在抗风设计时应引起重视。

下击暴流作用下的开洞超高层建筑风致内压及净压

通过自制发生装置在大气边界层风洞中模拟下击暴流风场,对典型开洞高层建筑进行内外压风洞试验,研究下击暴流和B类风场作用下开洞高层建筑的内压、净压特性和内压增益函数,进一步识别孔口特征参数,并将内压极值的理论计算结果与试验结果进行对比分析。结果表明,随风向角的增大,内压系数平均值和极值均先减小后增大。两侧面的净压极值最大,易发生风致破坏。开洞面由于内外压相关系数为正值,内外压作用相互抵消,其净压最小。在50°斜风向的来流作用下,内压增益幅值远大于其他风向角下的结果,且在Helmholtz共振频率处的内压能量显著增大。除70°~100°风向角外,其他风向角下内压系数极值的理论值与试验值吻合良好。

开洞高层建筑风能利用效能的试验研究

对开洞高层建筑模型进行风速测试的风洞试验，采用风速比来衡量开洞高层建筑的风能利用效能，根据试验结果分析一些因素对风速比的影响，研究洞口中心处风速的湍流度。结果表明：洞口对风速的放大效果存在额定风速比；单洞口情况下，上洞口最大风速比为1.28～1.35，下洞口最大风速比为1.31～1.39；风向角较小时，洞口中心处的湍流度比来流湍流度小，有利于风机稳定地进行风能发电，风向角较大时，洞口中心处的湍流度迅速增大。最后结合工程实例给出提高风能利用效能的途径。

不同高度开洞对高层建筑风特性影响的数值模拟

采用RNG的k-ε湍流模型,对处于B类地貌风场中的不同高度处设置洞口的高层建筑进行数值模拟,通过UDF编程设定风速和湍流强度等参数。结果表明:当洞口位于0.85h高层建筑时,风速在迎风面前方减弱,在侧面增大并形成对称涡旋,在背风面形成尾流;洞口内形成狭缝效应风速最大;当洞口位于不同位置时,洞口对迎风面和侧面风压以及顺风向基底弯矩都有影响;洞口位于0.65h时,侧面风压系数较小,基底弯矩降幅最大,因此在0.65h开洞最为有利。

常开洞工业厂房风致内压试验研究

通过一系列不同条件下的单个常开洞单跨厂房刚性模型风洞测压试验,分析了风向角、开洞位置、开洞形状以及开洞大小对内压平均值与脉动值的影响,并与基于稳态理论与非定常理论的内压预测值进行了比较。研究发现,单个常开洞厂房内压的空间分布是均匀的,几乎处处相等,仅在开洞附近测点的风压系数值稍有差别;内压的脉动特性主要来源于来流湍流作用、旋涡脱落与尾流干扰以及赫姆霍兹共振等三个方面的影响;内压的均值与均方根值受开洞条件以及风向角等因素影响较大;稳态理论计算得到的内压系数均值与试验所得非常接近,但是均方根值的预测偏保守。非定常理论推导得到的内压响应方程在风速方向正对开洞时可以给出良好的预测,但由于受旋涡脱落、尾流干扰等影响,斜风向时运用该方法预测内压是不合适的。

天安云谷产业园公寓楼超限高层结构设计

天安云谷公寓楼项目因功能需求,存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续(开大洞口)、竖向抗侧力构件不连续等不规则情况。采用SATWE、YJK软件对结构进行多遇地震和风荷载作用下的计算分析,采用PERFORM 3D软件进行罕遇地震作用下的结构动力弹塑性时程分析,得到了结构计算的主要分析指标。通过各阶段的结构分析可知,本工程能实现设定的整体抗震性能目标预期,小震、中震、大震时均能达到C级抗震性能目标,结构设计合理、安全、可靠。

开洞高层建筑风压特性数值模拟研究

基于fluent6.3数值模拟软件,系统研究了4种湍流度、4种积分尺度、5个风向角、4种长宽比、8种开洞位置等条件下,洞口设置对于平均风压的影响。分析发现:洞口使迎风面和背风面洞口附近的测点风压有所减小,而远离洞口的左右测点风压却有所增加;较小的湍流度和积分尺度流场中的模型受开洞影响更大;宽长比越大的模型受影响测点越多,且影响幅度略有增加;洞口使建筑物整体静风荷载减小的主要原因是洞口的存在使受风面积减小所致。

开洞高层建筑风压分布特性试验研究

对开洞高层建筑刚性模型进行了风洞测压试验。基于试验结果,分析了立面和洞口表面的风压分布规律,研究了洞口表面脉动风压的功率谱。结果表明:当洞口轴线方向与来流方向一致时,迎风面洞口附近区域的平均风压系数总体上比立面不开洞时减小,少数测点的平均风压系数增大,脉动风压系数变化较小;背风面平均风压系数总体上比立面不开洞时减小,但洞口附近局部平均风压系数增大可达40%,脉动风压系数的变化规律与平均风压系数类似;侧风面平均风压系数和脉动风压系数比立面不开洞时均有不同程度的减小;洞口内部为负风压,脉动风压的功率谱与一般高层建筑侧风面气流分离区域脉动风压的功率谱有明显差异。最后,给出了设置两个洞口时,立面极值风压系数的影响系数以及洞口表面极值风压系数的分布图。

洞口设置对高层建筑静力风荷载的影响研究

本文对涉及两种开洞率、三种不同开洞位置和全封闭(无洞口)的八个高层建筑刚性模型的表面平均风压分布进行了风洞试验研究,并与计算流体动力学(CFD)大型商业软件Fluent6.0的计算结果进行了对比分析。结果表明,开洞建筑平均风压的减少主要是受荷面积减少引起的,但其减少的比率大于开洞率。此外,借助Fluent6.0对不同开洞率情况下的建筑模型进行了大量算例分析,得到了中部开洞建筑模型的平均风压系数相对值和基底弯矩系数相对值与开洞率之间的相关方程;探讨了底部开洞建筑模型洞内平均风速的增大效应与洞口大小、来流方向之间的关系。分析表明,在最不利来流风向角情况下,洞中最大平均风速可超过建筑模型顶部的远处来流风速,应引起建筑风环境设计者的关注。