雷暴冲击风作用下球壳型屋面模型风压特性试验研究

以球壳型大跨度屋面为研究对象,进行雷暴冲击风作用下的刚性模型风洞试验。按照相似准则制作了不同类型球壳型屋面模型,利用射流装置、粗糙元等模拟了雷暴冲击风流场,研究了失跨比、高跨比及同一矢跨比下的跨度等结构参数以及屋面所处流场位置的变化对冲击风作用下屋面的风压极值位置及其数值大小、气流分离点位置等的影响。试验结果与CFD数值模拟结果的对比验证了试验装置及测试的可靠性。参数敏感性分析表明:球壳型屋面在风场中所处位置及屋面矢跨比对屋面表面正负风压的转变、极值风压位置及其数值等风压分布特征的影响较大;高跨比及一定范围内屋面跨度变化的影响主要体现在迎风面;屋面中心越接近射流中心,冲击风竖向风压的作用越明显。

下击暴流作用下双面球壳型屋面风载特性

为研究下击暴流作用下双面球壳型屋面在平地及坡地地形中的屋面风压分布特性,基于相似准则制作了刚性缩尺模型,通过风洞试验研究了两种地形中模型所处流场位置的变化对其屋面平均风压系数分布及其最大、最小值出现位置和数值大小的影响。结果表明:平地随径向距离的增大,上屋面迎风面平均风压系数由正值转变为负值,最大负值出现在迎风面边缘处;下屋面迎面平均风压系数值逐渐减小,但始终保持为正。坡地随径向距离的增大,上屋面平均风压系数均为负值且负值逐渐增大;下屋面迎风面平均风压系数由正值转变为负值,且最大负值出现在迎风面边缘处。模型在风场中所处的位置及不同地形条件对其上、下屋面平均风压系数正负的转变,最大、最小值出现的位置及其数值等风压系数分布特性均有较大影响。

球壳型屋盖在冲击风作用下的抗风设计参数及CFD分析

雷暴冲击风具有和大气边界层显著不同的风场特性。为与抗风设计习惯一致,提出了与大气边界层风场类似的冲击风水平风荷载下静力风荷载表达式,并给出了相应的风压高度变化系数和体型系数的计算方法。以球壳型大跨屋面为具体研究对象,采用CFD数值模拟方法,研究其在冲击风作用下随结构参数和冲击风参数改变的冲击风体型系数变化规律,并将结果与大气边界层风洞实验中的结果进行比较。最后还给出了球壳屋面位于冲击风正下方时,屋面体型系数及风压高度变化系数的取值。