热带气旋中竖向风攻角对双坡低矮房屋屋面风压的影响

基于热带风暴"彩虹"中采集的高分辨率风速风向和双坡低矮房屋屋面风压数据,研究了台风天气下来流垂直于屋脊线时竖向风攻角对双坡低矮房屋屋面风压的影响.结果表明:来流垂直屋脊线时,屋面特殊风压系数与来流竖向风攻角之间呈现明显的线性关系.测点特殊风压系数受来流竖向风攻角的影响程度随着测点距迎风前缘距离的增加而减小.另外,受屋脊的影响,双坡屋面背风面距离屋脊较近的区域受来流竖向风攻角的影响程度会有一定程度的增强.来流竖向风攻角可能是造成双坡屋面迎风前缘及背风面屋脊附近风压系数实验值与实测结果差异较大的主要原因之一,在进行风洞试验模拟时,应考虑来流竖向风攻角的影响.     

几种实体女儿墙对低矮房屋平屋顶风荷载的影响

利用CFD软件CFX10,采用SSTk-ω模型和结构化网格对一平屋顶低矮房屋表面平均风压进行了数值模拟,结果跟实测以及风洞实验的数据吻合得较好,在此基础上模拟了4种带实体女儿墙的平屋顶低矮房屋屋顶风压.结果表明,4种女儿墙都能较好地减小屋顶角部的峰值负压.     

风特性参数对低矮房屋屋面局部风压影响的数值分析

为获取低矮房屋屋面局部风压的分布规律,对体型比为1.5∶1∶1的双坡低矮房屋屋面划分若干典型区域并进行数值模拟研究.数值结果与风洞试验结果对比表明:2种研究手段分析结果吻合较好,验证了数值模拟技术在分析低矮房屋表面风压方面的可靠性.基于数值模拟,研究了不同风特性参数对低矮房屋屋面局部区域体型系数分布规律的影响,分析结果表明:来流风向对屋面各区域体型系数的影响是整体性的,且表现出一定规律性;湍流度对屋面各局部区域体型系数的影响不一,对迎风屋面前缘区域影响较大;风速对屋面局部区域体型系数影响较小.本文结论可为我国沿海多发台风地区低矮房屋抗台风设计提供依据.     

低矮房屋屋面易损区局部体型系数试验研究

基于缩尺比为1∶20的双坡低矮房屋风洞试验模型,在A、B、C三类不同地貌条件下,以风向角、坡角及湍流度为变量研究低矮房屋屋面易损区局部体型系数分布特征及变化规律试验研究.试验结果表明:风向对低矮房屋屋面局部体型系数影响较大并呈现一定规律性,斜风向作用下为各不同坡角房屋最不利风向角;坡角对低矮房屋屋面不同区域局部体型系数影响不一,最不利体型系数集中在平屋面迎风屋檐及角部区域和坡屋面屋脊;坡角大于30°时,最不利体型系数随湍流度增大而增大;迎风面易损区体型系数随屋面坡角增大而增大,并提出屋面坡角与局部体型系数相应的拟合公式.     

坡角影响低矮房屋屋面风载体型系数规律试验

基于5个不同坡角、缩尺比为1︰20的双坡低矮房屋风洞试验模型,在3类不同地貌条件下,以风向角、坡角为变量深入研究坡角影响低矮房屋屋面区域体型系数变化规律.参考中国、美国和日本荷载规范对屋面进行区域划分,给出不同屋面划分形式下屋面体型系数,分析坡角、风向角和地貌对屋面分区体型系数的影响.研究结果表明:坡角对低矮房屋屋面不同区域局部体型系数影响较大,随着坡角的增大迎风屋面处体型系数绝对值减小,18.4°坡角房屋背风屋面风压体型系数绝对值最大;屋面划分形式相对应的体型系数数值大小也不同,中国规范给出的体型系数数值偏小;风向角为0°,90°时地貌影响屋面体型系数大于其他风向角,湍流度增大屋面体型系数绝对值呈现递增趋势.     

低矮房屋屋盖风压概率特性实测研究

本文基于季风作用下的风速、风压实测数据,对足尺低矮房屋屋盖风压概率特性进行了研究,选取0°坡角下的现场实测数据,首先对屋盖风压的整体偏度、峰度分布进行了分析,进而利用Gamma分布、广义极值(GEV)分布及对数正态(Lognormal)分布和高斯分布对迎风屋檐角部部分测点的脉动风压时程进行概率分布拟合比较。     

台风随机模拟与极值风速预测应用

采用Monte-Carlo台风风场随机模型，结合台风历史记录资料和近地台风观测结果，对上海周边沿海区域内的台风风场参数合理取值进行了优化．以越界峰值法和广义№分布探讨了工程场地目标重现期内极值风速预测分析过程，使在较短台风风速序列上进行极值风速预测成为可能．而后，将上述理论与方法应用于上海-崇明越江通道工程极值风环境研究，预测了台风气候模式工程场地重现期极值风速结果，并与实测结果和规范进行了对比。     

基于风洞试验的沙漠地区低矮建筑实测体型系数修正

通过对沙漠地区大风气候下典型低矮房屋的表面风压进行原型实测,发现其风压原始实测数据存在异常现象,指出了这种现象的主要影响因素为参考静压和高差压.本文研究了实测风压数据的修正方法,即先对屋面风压进行高差压修正,再对其整体风压进行基于风洞试验体型系数的修正.其中体型系数修正值采用最小二乘法或绝对值误差法进行确定,进而分别得到屋面和不同楼层墙面的风压修正值.利用修正后的实测各测点体型系数分别计算沙漠地貌下低矮建筑屋面和墙面的风荷载体型系数,并与风洞试验计算结果以及现行荷载规范中封闭式双坡屋面房屋的经验设计值相比较,表明修正后结果的合理性和准确性;发现实测场地条件下各个面的体型系数计算结果都出现了与规范取值过于接近的情况,并且有侧墙面和背风屋面的实测结果偏大,超出了规范推荐值的情形.该风压修正方法改善了现场实测中原始数据的失真和缺失的问题,更为后续低矮建筑风压以及风沙压力特征规律的进一步研究奠定了基础.     

典型屋顶太阳能光伏板风压实测研究

对一栋多功能低层建筑平屋顶上的太阳能光伏板进行风压实测,根据风压时程特性选择适当的概率密度函数对各测点的风压系数进行非线性回归分析.运用6种概率密度函数对各测点的均值和极值(正极大值和负极小值)风压系数时程以及面积平均后的极值风压系数时程进行数值拟合,比较不同概率分布的拟合效果.回归分析结果表明:均值风压系数的概率分布近似无偏分布,t分布的拟合效果最好,其次是Logistic分布、正态分布、极值I型分布;负压极小值和正压极大值风压系数的概率分布分别为左偏分布和右偏分布,极值I型分布的拟合效果最好,其次是Lognormal分布和Gamma分布,而正态分布的拟合效果最差;最不利风压系数由极值负风压控制,即光伏板的风力由吸力主导;经面积平均后的最不利风压系数建议取值-2.3.     

基于构件损毁模拟仿真的沿海农村典型低矮房屋台风风灾易损性研究

中国地处西北太平洋地区,年均有7~8次台风登陆,台风大风经常给沿海建筑物造成损失,特别是缺乏抗风设计、质量较差的低矮房屋受风灾影响严重.分析加固措施、建筑材料、施工质量对房屋构件抗风性能的影响,建立沿海农村低矮房屋的易损性曲线有着重要的意义.本文基于风工程研究经验,首先设定了一种沿海典型低矮农村房屋的结构及其风结构特征参数;其次,开展了低矮房屋结构易损性的蒙特卡洛模拟,分别得到不同加固措施、不同容重、最不利条件下的屋面易损性曲线,以及不同砂浆强度、不同砌体容重和最不利条件下的墙面易损性曲线;然后,通过将房屋看作屋面、墙体等构件易损性曲线的组合,得到房屋不同破坏状态的易损性曲线,并基于不同破坏状态下的房屋平均损失率及构件在不同风速下的破坏概率得到房屋整体易损性曲线.沿海低矮房屋风灾易损性评估结果,可为沿海地区台风灾害损失评估提供定量依据.     

某低矮模型房屋实测风场和风压的相关性研究

基于台风"菲特"影响下温州某低矮房屋的环境风场实测数据及该建筑物屋盖上的风压实测数据,对于风场特性和屋盖风压特性参数进行了计算分析.分析结果表明:随着平均时距的减小,平均风速最大值增大;湍流度随着平均风速的增大呈逐渐减小的趋势;建筑物屋面及屋面屋脊边缘处的平均风压均为较大的负压且脉动较大;根据风速和风压的变化趋势可以看出,风场风速与建筑物屋盖上风压呈现明显的相关性,进而在不同的时距条件下对风场风速与屋盖风压的相关性进行了分析,发现取5min为基本时距时风速与风压的相关性系数值较高,说明在确定结构的风荷载时取基本时距为5min更为合理.     

典型低矮双坡房屋并列布置平均风压干扰效应的风洞试验研究

采用同步测压技术对华南沿海地区大量存在的低矮双坡房屋进行刚性模型风洞试验,考虑并列布置工况风荷载的干扰效应并用体形系数 来描述房屋表面在各个工况下的平均风压系数。结果显示：领近施扰建筑的屋面及纵墙的体形系数随干扰间距的变化明显,表现为随着间距的增大先增大后减小。在间距分别为0.5m和1m时取得最大值。而施扰建筑的有无以及干扰间距的变化对远离施扰建筑的屋面纵体以及迎背风山墙的体型系数基本无影响,其值在各个工况下基本保持稳定。     

开孔门式刚架房屋风荷载试验研究

结合低矮房屋的导风研究,对一门式刚架房屋进行了开孔与封闭工况的风洞模型试验,分析了屋面风压的分布规律及开孔对屋面风压分布的影响.试验结果表明:开孔工况的平均风压与极值风压比封闭工况的均有所降低,具有一定的抑风效果.试验结果对低矮房屋基于气动措施的抗风设计具有较大的参考价值.     

低矮建筑群风荷载作用下干扰效应的数值模拟

从建筑群风效应的角度出发,运用数值模拟方法,结合风洞模型试验对群体低层四坡屋面房屋周围的风场及表面风压进行了计算和分析,并与双坡屋面建筑群做比较,在单体数值模拟计算结果和风洞试验结果有较好吻合的前提下,获得了有相邻建筑干扰的情况下,低层四坡屋面房屋的表面风压的变化规律,为群体建筑的合理建筑形式及结构抗风设计提供理论依据.     

典型双坡屋面风压分布特性风洞试验研究

通过表面压力测量风洞试验对低矮建筑的4种典型双坡屋面上的风压分布规律进行了研究.讨论了屋面和挑檐部分的平均和脉动风压系数在不同风向角下的分布特性,风场湍流强度对屋面脉动风压分布的影响,以及不同挑檐类型对双坡屋面风压空间分布的影响.试验结果表明:在屋脊及屋面边缘附近的平均风压系数绝对值要比屋面内部区域大;脉动风压系数随湍流度增大而增大,一般在迎风屋檐附近比较大;挑檐形式的改变仅对局部风压系数的影响较大,对整体风压系数的影响较小.这些结论为低矮建筑风荷载规范条文的修改提供了参考.     

降低超高层建筑的局部风压措施

对一栋位于台风区的超高层建筑的刚体模型进行了风洞试验 ,测量了该建筑物表面的平均风压和脉动风压 .在特定风向角下 ,建筑物的几个位置处出现较大的负压 ,不能满足设计要求 .在对建筑物局部外形进行修改之后 ,有效地减小了最大负压 ,满足了表面石材及玻璃幕墙的设计要求 .采取的降低建筑物局部风压的措施可为其他类似实际应用所参考     

低矮带檐口曲面四坡建筑屋面风压数值模拟和抗风优化

采用Fluent软件与RNG(Re-normalization group) k-ε湍流模型,数值模拟我国东南沿海地区常见的一类带檐口低矮曲面四坡屋面的风压.重点分析了屋面坡角、风向角、檐口类型等参数对四坡屋面平均风压及周围风场的影响.研究表明,上述参数与屋面风压都密切相关.随屋面坡角增大,迎风屋檐处峰值风吸力减小,背风面风吸力增大;配置檐口可显著改变屋面子块区域的平均风压系数,从而使屋面抗风性能得到优化.     

群体高层建筑风效应的数值模拟

基于计算流体力学软件平台FLUENT6．3,分别采用标准k-ε模型和RNGk-ε湍流模型,模拟了典型风向角下广州珠江新城利通广场作为单体建筑和处于高层建筑群中的表面风压分布和周围风环境,并与风洞试验结果进行了对比分析．研究表明：数值模拟得到的风压系数结果与风洞试验具有一致的趋势,但标准k-ε模型的结果与风洞试验相差较大,而RNGk-ε模型的结果与风洞试验较为吻合．利通前方的大尺寸低矮建筑可能减小利通各面上的风压．另一方面,利通前方的高层建筑群产生的遮挡效应使其迎风面上的风压系数减小,而利通侧风面和背风面的其他高楼引起的狭缝效应使利通上的风压增加．此外,通过流场数值模拟可对高层建筑群的风环境进行评价．     

屋盖角部开孔的低矮房屋屋面风荷载特性研究

基于实测房屋模型风洞试验,分析了屋盖角部不同开孔大小和开孔形状情况下低矮房屋的风荷载特性.内外压的叠加作用使屋盖上出现了很大的正风压,内压整体分布均匀,开孔面积越小,内压作用越强;内压的概率密度接近于高斯分布,净压的非高斯特性相比于外压有所减弱;内压在频域内也表现出很强的相关性,内压谱在Helmholtz频率和漩涡脱落频率处均出现了谱峰值,净压谱中漩涡脱落作用被抵消;内压的荷载特性间接反映出迎风前缘的长度有利于锥形涡的发展,成对出现的锥形涡并非同时同步达到最强.