复杂体型高层建筑风压分布及干扰效应研究

本文以厦门市某复杂体型高层建筑为研究对象,通过风洞试验并结合CFD数值模拟的方法,研究该单体建筑在有无周边环境干扰下的风压分布特征.结果表明:无周边环境干扰时,迎风面平均风压为正值,其余各面为负值,迎、背风面的脉动风压系数值较侧面小;有干扰时,干扰建筑对该高层建筑的平均风压及脉动风压影响较大.单体建筑容易受到周边环境的...     

复杂体型高层建筑风压分布及干扰效应数值研究

基于Fluent6．2软件平台,采用Reynolds平均法（RANS）对复杂体型高层建筑群的表面风压分布及干扰效应进行数值模拟分析,并通过CAARC标准模型检验文中数值方案与参数选择的合理性;以此为基础,在建筑物表面计算分块体型系数,将其结果与现行规范进行比较分析,得出了一些有意义的结论。     

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。     

开洞矩形截面超高层建筑局部风压风洞试验研究

基于一栋立面上有多个开洞的矩形截面超高层建筑的刚性模型表面压力测量风洞试验结果,分析了矩形截面超高层建筑在长边立面上不同开洞工况下建筑各表面平均风压系数和最不利风压系数的变化规律。试验结果表明:当建筑长边迎风时,开洞使得背风面洞口附近的平均风压系数绝对值增大,但迎风面上的平均风压系数变化很小;当建筑短边迎风时,开洞对洞口附近的平均风压系数和最不利正风压系数均只有微弱影响,但对其最不利负风压系数却有很大影响,特别是中部开洞,将使其周围的最不利负风压系数增大一倍以上;开洞对短边立面上的最不利风压系数不产生明显的影响。为有结构开洞的高层建筑洞口附近的围护结构设计提供了参考数据。     

矩形高层建筑脉动风压概率特性与峰值因子

在边界层风洞中完成了一系列矩形截面高层建筑1∶500刚性模型的同步测压试验。根据试验结果研究了高层建筑表面脉动风压的概率特性。结果表明:高层建筑迎风面脉动风压的概率特性可采用高斯分布来描述,但侧风面、背风面均表现出不同程度的非高斯性,侧风面气流分离所形成的剪切层的厚度越大,非高斯性越明显;基于目标概率法,提出了便于工程应用的峰值因子的取值方法,随着保证率的增大,按该方法计算得到的峰值因子的增大速度比正态分布峰值因子的增大速度快;对矩形截面高层建筑,以99.38%作为目标概率,极大值峰值因子取2.7;极小值峰值因子在立面中间区域取3.3,边缘区域取3.9。     

高层建筑脉动风压谱特性研究

结合长安万科中心写字楼刚体模型测压风洞试验,对高层建筑模型脉动风压谱特性进行了研究,发现迎风面脉动风压谱的试验结果与基于准定常假定获得的脉动风压谱吻合较好,侧风面脉动风压谱的试验结果则可以利用Ohkuma模型谱进行拟合。     

高层建筑屋面风压分布的数值模拟

对高层建筑屋面的风压分布进行了分析,模拟了0°和45°两个风向角下屋面平均风压分布,得出了迎风的屋面产生了极大的负风压,其他区域风压相对较小,45°风向角为高层建筑屋面风压的较不利风向角的结论。     

高层建筑呼吸式幕墙消防设计对策

介绍了呼吸式幕墙的原理与分类,提出了高层建筑中呼吸式幕墙的"烟囱效应"所带来的消防问题,采用计算流体力学(CFD)的方法,对高温烟气及火焰在内外幕墙中的传播进行了模拟分析.通过对模拟结果的分析,提出了呼吸式幕墙在消防设计中应采用的防火对策.     

中间设缝S形平面高层建筑的风荷载研究

采用风洞试验方法获得了呈平面S形布置的高层建筑的整体体型系数,探讨由于伸缩缝的设置使得在设计中变成两栋独立建筑后,两幢塔楼的整体体型系数,并分析了其分布规律,供设计参考。研究发现,整体体型系数沿高度递减;S型高层建筑风荷载作用在短轴方向时,其整体体型系数较大,须引起设计的重视;考虑伸缩缝后,每个塔楼在两栋塔楼邻接面的风压为0,即相当于只受三个面的风荷载。     

高层建筑风荷载干扰效应的数值模拟

高层建筑群体相互间距较近时,将出现风荷载相互干扰的群体效应。通过CFD数值模拟,确定了某高层建筑在群体条件下的风荷载及体型系数,为结构抗风设计提供依据。并讨论了干扰条件下的风荷载与规范建议取值的差异,为相似条件建筑的风荷载取值提供参考。     

遮挡条件下超高层建筑风洞试验研究

基于同步测压试验,对某超高层结构在考虑周边建筑与不考虑周边建筑两种遮挡条件进行风洞试验,研究其体型系数,并以此作为结构设计的参考。结果表明：无周边建筑时,风荷载分布符合钝体结构表面风荷载分布规律;有周边建筑时,结构表面局部体型系数正峰值与无周边建筑干扰时相比普遍略小;通过各层局部体型系数积分得到的整体体系系数比规范规定的略小。     

圆角化方形截面高层建筑风荷载特性试验

对圆角率为25%的正方形高层建筑刚性模型进行了测压试验,并对其风荷载特性进行了研究;分析了三分力系数和基底力矩系数随风向角的变化规律,给出了阻力系数平均值、根方差值和升力系数根方差值拟合结果;分析了最不利风向角下的风荷载功率谱,并采用经验公式进行拟合;分析了体型系数并与规范中正方形体型系数进行了对比。结果表明:对正方形建筑角部进行圆角化处理能明显降低建筑风荷载,且消除了功率谱曲线谱峰尖而窄的单峰现象,从本质上改变风荷载特性,有利于主体结构的抗风设计;角部区域负压较大,对幕墙抗风设计不利。     

超高层建筑表面风荷载数值模拟研究

该文通过计算流体力学数值模拟技术对某超高层建筑进行了表面风荷载分布的数值模拟。结果表明：由于漩涡脱落,在结构侧面边缘出现了较强烈的负压区;在周边建筑干扰高度范围内,结构表面风压分布较混乱,结构在干扰高度以上部分风压分布比较规律;局部部位的设计风压应参考各风向角下风压峰值。     

某高层建筑周围行人高度风环境试验研究

通过缩尺比为1∶300模型的风洞试验,研究了在16个来流风向下某高层建筑建成前后周围的风环境。结合当地的气象风速资料,分析了建筑物周围26个位置的行人高度风环境在坐、站、行三种情况下的舒适性状况,并根据试验结果提出了改善局部风环境的建议和措施。     

厦门市高层建筑群风场的数值风洞模拟分析

针对高层建筑群的风压、风荷载的分布问题,应用数值风洞方法模拟厦门市高层建筑密集区的风场,并根据数值模拟结果分析高层建筑群静力风效应的一些基本特点。分析结果表明:风场上游的高层建筑对下游的建筑有一定的遮掩效应;当建筑物之间间距较小时,容易产生狭缝效应;在建筑群的外围,迎风面平均风压力较大。同时根据上述分析结果,提出了一些具体的设计建议。     

超高层建筑结构抗风性能研究

针对按规范公式计算得到的超高层建筑结构风致振动不尽合理的问题,以西安环球贸易中心超高层建筑为工程背景,首先通过风洞试验测得各楼层的风荷载,再利用ANSYS参数化设计语言编制了能够精确求解超高层建筑风振系数及等效静风荷载的程序,进而对超高层建筑的抗风性能进行研究。结果表明:当风向角接近90°时,结构中部出现了极值位移风振系数,且其迎风面顺风向的变形和内力都达到了最大值,横风向的变形和内力则最小;当风向角为20°~70°时,位移风振系数随着楼层的增高而增加,其峰值出现在顶层;随着风向角的变化,结构扭转加速度峰值在各区间都是先减小后增大,特别是风向角呈45°左右时,结构扭转变形和基底扭矩达到了最大值;提出的将风洞试验与有限元分析相结合的新方法可为同类工程的抗风设计提供参考。     

广州合景大厦所受风荷载的特点

合景大厦体型复杂，在数值模拟与风洞试验结果比较的基础上，主要用数值风洞模拟方法研究了该大厦所受风荷载的特点。通过多种方案的计算分析发现：大厦屋顶大面积悬臂结构对总体风荷栽影响较大，但开口后可适当减小悬臂结构上的平均风荷栽，也可大大减少其脉动风压；弧形墙侧边悬臂结构对整体风荷栽的影响小，但应重视其局部风压的取值；大厦弧形表面可有利于减小迎风面的最大平均风压，而周围环境对舍景大厦风荷载的影响很大。     

高层建筑三维非定常风场并行计算的数值模拟

为了分析风洞试验中观测到的高层建筑模型尾流有规律的漩涡脱落现象,基于计算流体动力学软件CFX和消息传递接口(MPI),利用局域网搭建了并行计算平台,实现了单台计算机无法实现的高层建筑三维非定常风场数值计算。采用剪应力模型(SST)进行数值计算,捕获到了高层建筑尾流的漩涡脱落现象,并与风洞试验数据做了比较。结果表明,三维非定常计算获得的高层建筑表面风压变化规律,较之三维定常和二维非定常计算所得的风场,能更真实地反映风场流动情况。     

高层建筑等效静态风荷载的确定

风荷载是强风区高层建筑的主要侧向控制荷载,确定脉动风荷载是高层建筑结构设计的需要。借助于高频动态天平试验和风压测量试验,分析讨论了沿建筑物高度分布的平均风力、脉动风力、风致振动惯性力以及建筑结构设计所需要的等效静态风荷载的确定问题,可为高层建筑结构设计中的风荷载确定提供参考。     

无锡蠡湖科技大厦表面风荷载研究

无锡蠡湖科技大厦刚性模型的风洞试验测量了模型表面的平均和脉动风压,给出了不同风向角下各测点的平均风压系数和体型系数。讨论了风场和风向角对平均风压系数和体型系数的影响,以及两个正方形截面塔楼的相互气动干扰影响特点,得到双塔高层建筑中各单塔楼的总体体型系数大于单体建筑的结论。