风致飞掷物冲击建筑浮法玻璃试验和数值模拟

通过试验和有限元数值模拟的方法研究风致飞掷物对建筑浮法玻璃的冲击破坏效应。首先进行钢球冲击浮法玻璃面板的破坏试验,然后基于LS-DYNA建立与试验对应的飞掷物冲击浮法玻璃有限元模型,并通过对比试验和数值模拟的结果验证有限元模型的可靠性。最后基于验证后的有限元模型,以板状飞掷物为代表,研究风致飞掷物的冲击位置、冲击姿态和外形等特性对其冲击效应的影响。结果表明,建筑浮法玻璃在风灾中非常容易受到飞掷物的冲击而破坏。采用JH-2作为浮法玻璃的本构模型并以SIGP1=75 MPa作为失效准则,能够较准确地模拟浮法玻璃在冲击荷载下的破坏特性。板状飞掷物的冲击位置对其冲击效应影响不大,但其冲击姿态和边厚比对冲击效应有较大的影响。

塔楼群玻璃幕墙碎粒飞行轨迹预测方法

结合某塔楼群玻璃幕墙的风灾实例,进行了塔楼群玻璃幕墙碎粒飞掷物的运动轨迹预测,研究了4种不同风场条件对幕墙碎粒飞行轨迹的影响。首先,在对大涡模拟方法及参数设置的有效性验证的基础上,通过紊流边界层风场内塔楼群的非定常绕流大涡模拟,获取了建筑周围的三维非定常绕流场。然后,采用五阶龙格库塔法,求解粒状飞掷物的三维刚体运动方程,通过均匀流场下飞掷物轨迹计算方法与文献试验结果的对比,验证了本文方法的有效性。最后,对比分析了不同流场条件对颗粒的飞行轨迹及飞行速度的影响。结果表明,本文飞掷物运动轨迹计算方法结合大涡模拟获取的流场能够对飞掷物飞行轨迹进行有效预测;对同一位置释放的颗粒,与理想均匀流场相比,三维自由来流场中颗粒的飞行速度和飞行距离相对较低;三维自由来流场忽略湍流成分时,会使颗粒的飞行速度进一步降低,而飞行距离增大;对于塔楼群三维非定常绕流场,与理想均匀流和三维自由来流场的飞掷物轨迹预测的结果相差较大,且飞掷物的飞行轨迹受绕流场中不同初始位置的影响较大,并可能显著影响最终的评估结果。因此,飞掷物的飞行轨迹应充分考虑建筑群周围的三维非定常绕流场和初始破坏位置的影响。

板状碎片对建筑屋面的冲击破坏概率模型

飞掷物对建筑的冲击破坏是围护结构在强风作用下受损的主要原因之一。为针对不同围护结构建立考虑多因素影响的冲击破坏概率模型,提出了一种基于马格努斯效应的板状碎片三维轨迹方程的板状碎片冲击破坏概率模型。与现有模型相比,额外考虑了在不同风速风向下板状碎片来源、起飞初始条件和建筑相对位置对屋面冲击破坏概率的影响。利用风速15 m·s^(-1)~45 m·s^(-1),风向0°~90°和上游建筑高度8.0 m~12.5 m作为模型的输入,实现了可考虑多因素影响的板状碎片对低矮建筑屋面冲击破坏的概率估计,验证了模型的实用性。该模型计算过程简单,可应用于建筑屋面易损性分析。

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设。然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究。基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法。在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应。研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度。