不同建筑环境下平均风速剖面的数值模拟

基于计算流体力学（CFD）方法对具有不同建筑环境参数的城市上空的风场进行系统性的数值模拟,并对平均风速剖面指数的变化规律进行讨论。研究结果表明,建筑平均高度对平均风速剖面指数的影响较大,建筑密度对平均风速剖面指数的影响较小。文中还给出了以建筑平均高度和建筑密度为自变量的平均风速剖面指数经验公式。     

超高层建筑通用气动弹性模型设计

设计制作了一外形和动力特性在一定范围内可调的超高层建筑多自由度气动弹性模型,通过调节结构,它可模拟不同外形、刚度、质量、振型等参数的超高层建筑,对此模型进行了一系列的风洞试验,并将其试验结果与高频测力天平试验结果进行了详细比较,得到了满意的结果,此通用模型,可用于其它超高层建筑的抗风研究。     

二维矩形截面柱体气动力系数雷诺数效应

在TJ-2风洞中,测量了5种截面宽厚比(B/D为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0)的二维矩形截面柱体的表面风压时程,雷诺数(Re)的变化范围为1.1×105~6.8×105,然后通过风压时程积分的方法获得了模型的气动力系数时程.研究了各模型气动力系数的雷诺数效应,分析了模型的平均阻力系数随截面宽厚比的变化规律,并与以往的研究成果进行了对比,最后分析了各模型的气动力系数功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,宽厚比2≤B/D≤4的二维矩形截面柱体的气动特性受雷诺数的影响,且随着截面宽厚比的增大,二维矩形截面柱体模型的气动特性对雷诺数越来越敏感.尾流区的旋涡脱落对模型顺风向脉动风荷载有一定程度的贡献,但横风向升力主要来源于尾流的漩涡脱落.     

矩形截面高层建筑立面上面风压极值的尺度折减系数

通过一系列刚性模型测压风洞试验,研究了矩形截面高层建筑立面面风压极值的变化特征,并与我国建筑结构荷载规范GB 50009—2012中的相关规定进行了对比,分析了受压面的面积、水平尺度及竖向尺度的影响,给出了更合理的尺度参数。试验结果表明,随受压面尺度的增加,面风压极值逐渐减小,当足尺面积达到50 m²时,面风压正极值的尺度折减系数在0.9左右,而负极值的尺度折减系数在0.8左右。我国建筑结构荷载规范对围护结构风荷载的尺度折减方法将导致面风压极值的低估,尤其是面风压正极值。以作用面面积、对角线长度和宽度作为尺度参数描述面风压极值折减系数的变化规律都不合理,建议采用以受压面的水平尺度b、竖向尺度h和整个建筑迎风面宽度B确定的综合尺度参数(b^0.85h^0.15/B)来描述建筑立面上面风压极值的尺度折减系数的变化规律。     

二维方柱绕流阻塞效应的大涡模拟

在均匀流条件下对阻塞比(R)分别为4.2%、10%、16.7%、20%和25%的二维方柱绕流进行了大涡模拟(LES)研究,对比了各工况下柱体的整体气动力和表面风压分布随阻塞比的变化规律,分析了阻塞比对柱体附近区域内流场特性和瞬时涡量的影响.研究表明,当阻塞比由4.2%增大到25%,柱体的平均阻力系数、脉动升力系数和Strouhal数分别增加了27.6%、43.6%和31%.随着阻塞比的增大,侧面及背风面负风压系数的均值绝对值以及脉动值均显著增加,柱体两侧附近流场特性也有明显的变化.在大阻塞比工况中,洞壁附近会生成二次旋涡,并与柱体脱落的旋涡相互掺混.     

考虑屋盖柔度的开孔两空间结构风致内压研究

基于合理假定, 推导了迎风面单开孔两空间结构在其屋 盖以动力和准静态两种方式响应时的内压控制方程组. 通过数值算 例, 分析了各种屋盖柔度下由动力模型与准静态模型计算得到的两子空间内压增益函数、内压系数功率谱以及内压系数均方根值. 结果表明: 当屋盖较柔时, 须采用动力模型来计算内压响应, 反之, 可采用简化的准静态模型. 随着屋盖自振频率的增大, “内压-屋盖”系统的三阶共振频率都增大, 前二阶共振频率处的峰值内压响应也随之增大, 但第三阶共振频率处的峰值内压响应却越来越小, 由两模型计算得到的内压系数均方根值均随之增大, 但它们的差值却越来越小.     

上海环球金融中心大楼顶部良态风风速实测

对结构高度为492 m的上海环球金融中心大楼顶部实测到的良态强风时段下的平均风速和脉动风速数据进行了分析,得到了3 s、10 min以及1 h时距下的平均风速值,并对其进行线性拟合.结果表明,10 min平均风速与3 s平均最大(瞬时最大)风速的比值约为0.876 8.根据实测数据,还分析了湍流度和阵风因子,结果表明,湍流度和阵风因子均随平均风速的增大而减小,此外,对比了部分时段内的实测脉动风速功率谱密度与VonKarman谱,两者较为吻合.