典型超高层建筑气动弹性模型风洞试验

基于单体高层建筑模型的尾流面积法，提出了适用于群体高层建筑模型风洞试验阻塞效应的修正方法．给出了群体建筑的流场模式和基本假定，推导了修正公式，将尾流面积法的适用范围推广到同时布置两个或多个建筑的阻塞效应的修正．利用均匀流中典型周边布置方案的等高双建筑和等高三建筑的风洞试验结果进行参数拟合，并在不同工况下验证了修正方法．该方法可在较高精度范围内满足工程项目的需要．

基于单体高层建筑模型的尾流面积法,提出了适用于群体高层建筑模型风洞试验阻塞效应的修正方法.给出了群体建筑的流场模式和基本假定,推导了修正公式,将尾流面积法的适用范围推广到同时布置两个或多个建筑的阻塞效应的修正.利用均匀流中典型周边布置方案的等高双建筑和等高三建筑的风洞试验结果进行参数拟合,并在不同工况下验证了修正方法.该方法可在较高精度范围内满足工程项目的需要.

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。

目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法,随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时,进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析,获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据,为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。

某钢管混凝土框架混凝土核心筒超高层建筑,结构对风荷载十分敏感,风环境较为复杂。通过风洞试验研究了凹角矩形超高层建筑的风荷载特性;针对顺风荷载、横向风荷载以及扭转风荷载,对比了基于风洞数据和规范公式得到的结构反应,明确本工程规范公式的适用性;分析了采用风洞数据应用于结构设计的荷载组合,同时利用风洞试验数据进行风振时程分析,得到结构的舒适度评价,并与公式结果进行对比,为结构设计提供依据。

某钢管混凝土框架混凝土核心筒超高层建筑,结构对风荷载十分敏感,风环境较为复杂.通过风洞试验研究了凹角矩形超高层建筑的风荷载特性;针对顺风荷载、横向风荷载以及扭转风荷载,对比了基于风洞数据和规范公式得到的结构反应,明确本工程规范公式的适用性;分析了采用风洞数据应用于结构设计的荷载组合,同时利用风洞试验数据进行风振时程分析,得到结构的舒适度评价,并与公式结果进行对比,为结构设计提供依据.

风荷载是高层建筑的主要侧向荷载之一,鉴于越来越多的国外工程设计的要求,了解并掌握国际常用规范中风荷载的计算分析相关规定非常重要。结合超高层混合结构科威特中央银行总部大楼,对美国规范风荷载的相关规定及本工程的风洞试验进行介绍和研究,对类似工程的风荷载分析有一定的参考作用。

依据某超高层建筑,着重介绍了风洞试验的方法,描述了在考虑有、无环境建筑影响下,该高层建筑一些典型的表面风压特性以及一些测点风压随风向角的变化规律。结果表明:迎风面中上部风压系数较大,接近1.0;底部部分风压系数达到1.0;侧风面和背风面风压系数大多为负值,特别是靠近角落处由于涡旋脱落,其值可达到-2。环境建筑对该高层建筑表面风压的影响较大,特别在建筑中下部。为其进行结构设计提出一些参考。

将吸气流动控制技术应用在超高层建筑中,用以减小其风荷载和抗风性能是一项新兴的课题,然而现有的研究成果还停留在理论基础阶段,将此方法应用在实际工程中尚需试验的验证。为此文中设计了一套吸气控制系统,用以完成上部吸气控制下超高层建筑刚性模型的测压风洞试验,对今后开展此项研究工作的结构设计人员具有指导和借鉴作用。

规范所提供的风荷载远远不能满足现代复杂建筑结构的抗风设计要求,必须进行风洞试验.对不同结构类型及部位(如高层结构、大跨屋盖、玻璃幕墙等)所需要的风洞试验资料及风荷载参数都是不同的,简单地提供建筑物的抗风设计参数不能满足各结构物和维护体系设计的需要.本文切合实际结构,建立了面向各类结构物各抗风设计阶段的风洞试验方法.

由于壁面的存在，风洞试验模拟的流场与真实大气的自由流场存在差别．在特定情况下，阻塞效应将对流场和建筑风荷载产生严重影响，导致风洞试验数据产生较大误差．然而，当前结构风工程研究人员对阻塞效应的认识尚且不足．首先，简要介绍了阻塞效应的机理，并归纳了阻塞效应对流场和建筑风荷载的影响．然后，总结了阻塞效应的影响因素（来流特性，建筑的外形、数量和布置方式等），回顾了涉及试验和数值模拟的阻塞效应修正方法，并列出了重要文献中对阻塞比的规定．最后，提出了今后值得研究的方向．

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.

桥梁节段模型风洞试验技术研讨 作者：宋锦忠，徐建英 作者单位：同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/conference_6513792.aspx

大跨屋盖结构刚性模型风洞试验研究——以株洲体育中心大跨屋盖为背景，通过刚性模型的风洞试验研究，获得了大跨屋盖结构在各种不同情况下的平均风压系数分布规律，为体育场屋盖在不同情况下的风振响应理论分析提供了依据．

为了研究超高层建筑不同风洞试验方式结果的差异及原因,对某347m超高层建筑进行了刚性测压模型、强迫振动模型和多自由度气弹模型风洞试验,并将三种试验结果进行分析.对比了刚性测压模型与气弹模型的风致位移响应,分析气动阻尼比对位移响应的影响;同时对比了强迫振动模型与多自由度气弹模型在湍流场及均匀流场中气弹参数的差异.结果表明:刚性测压模型风洞试验在气弹效应不显著的情况下较为可靠而方便;当气弹效应较显著时,多自由度气弹模型的风洞试验结果更为真实;在均匀流场中,结构发生共振时,强迫振动模型的风洞试验结果有一定的参考价值,但在湍流场中,特别是不发生共振时,试验结果与实际情况存在较大差异.高层建筑强迫振动模型振动形式的不精确性会导致试验结果的失真,将强迫振动模型应用到实际高层建筑抗风时,其振动形式还有待改进.

风洞试验是确定超高层建筑风荷载的主要方法之一。本文介绍了风洞试验的基本情况,包括风洞试验对大气边界层的模拟、风洞试验的分类、等效静力风荷载的计算过程等。着重于风洞试验过程中设计单位如何与风洞试验单位配合，风洞试验配合过程中的注意事项以及如何解读和运用风洞试验报告。最后，以某工程为例介绍了风洞试验配合具体过程以及风洞试验报告的应用。通过该风洞试验补充了规范关于该体型高层建筑风荷载的取值，同时也验证了此类双塔建筑的风荷载相互干扰，不可忽视。

风洞试验是确定超高层建筑风荷载的主要方法之一。本文介绍了风洞试验的基本情况,包括风洞试验对大气边界层的模拟、风洞试验的分类、等效静力风荷载的计算过程等。着重于风洞试验过程中设计单位如何与风洞试验单位配合,风洞试验配合过程中的注意事项以及如何解读和运用风洞试验报告。最后,以某工程为例介绍了风洞试验配合具体过程以及风洞试验报告的应用。通过该风洞试验补充了规范关于该体型高层建筑风荷载的取值,同时也验证了此类双塔建筑的风荷载相互干扰,不可忽视。

在风洞建筑模型高度范围内模拟4种大小不同的湍流度,通过9个不同高宽比、厚宽比的矩形截面超高层建筑模型,考察来流湍流度、建筑高宽比、厚宽比、层高度等因素对顺风向、横风向和扭转3方向的风荷载功率谱影响规律.针对3个方向风荷载功率谱的特点分别采用不同的荷载谱模型进行参数拟合,再以湍流度、建筑高宽比等为基本变量对荷载谱模型的参数进行二次拟合,建立了复杂山地超高层建筑风荷载功率谱的数学模型.

以中华城商业社区高层建筑群为工程背景,采用rngk-ε湍流模型模拟了建筑群中超高层建筑的表面平均风压分布及周围风环境,计算了与风洞试验等雷诺数及增大来流风速和模型尺寸提高雷诺数后的两类雷诺数工况,并同风洞试验结果进行了对比。结果表明,在等雷诺数情况下,风洞试验和数值模拟得到的超高层建筑表面风压分布较为一致,数值差别在15%以内;数值模拟与试验雷诺数相差25倍的工况中,当多数建筑主轴向与来流风速成一定角度时,超高层建筑的风压分布及周围流场的数值模拟结果与试验较一致;当多数建筑主轴向与来流风速平行时,尾流中旋涡分布的数值模拟结果与试验差异明显,但平均风压分布的数值模拟与试验结果略显差别。

caarc高层建筑标准模型是国际上通用的风工程标准模型之一,用来检验各个模拟自然风的风洞试验结果,以确保风洞试验测量数据的可信度。本研究使用缩尺比为1:300的caarc模型,在同济大学tj-2建筑风洞中进行了b类和d类地面粗糙度风场下的刚性测压试验和高频动态天平试验。在刚性测压试验中测量了建筑模型表面在不同风速和风向角下的平均风压系数,并与国外风洞机构的试验数据进行了对比分析。在高频动态天平试验中,不同风向角下的结构气动力系数和顶点位移被给出,并同样与国外风洞机构进行了对比。风洞试验结果表明:tj-2风洞能较好地模拟大气边界层风场,且风场品质较好;试验技术可靠,所测得的试验数据具有较高的精度。

通过１１层框架－剪力墙平面截断模型的静力加截试验，研究了原型为５２层的钢筋混凝土超高层建筑在正常使用状态下的受力变形，重点考虑了层间位移与构件裂缝的关系，同时研究了竖向荷载及加强层对层间位移限值的影响。

在边界层风洞中,用高频底坐五分量天平技术对caarc模型的荷载风振系数进行研究,并与用气动弹性模型测得的荷载风振系数进行比较,两者的结果相差不大。由于天平技术只考虑第一振型并且是线形振型的影响,所以用其测得的荷载风振系数仅仅是建(构)筑物顶部的风振系数,获得的一些结果可作为修订有关规范时参考。