沈國輝 錢濤 何國軍 王富林 黃建林

摘要：針對典型風帆體型建筑的風荷載采用風洞試驗方法進行研究，給出典型風向下風帆建筑的平均風壓和脈動風壓的分布特征，探討該體型建筑產(chǎn)生此類分布的原因，并分析圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計時風帆體型建筑的最不利受風區(qū)域.研究表明：風帆容易形成“前壓后吸”的風壓分布，對于迎風面積大、厚度卻相對較小的風帆建筑整體抗風較為不利；脈動風壓系數(shù)與平均風壓系數(shù)分布規(guī)律較為相似，背風區(qū)的風壓脈動小于側(cè)風區(qū)；當風帆建筑鋒利邊緣處于側(cè)迎風時，來流風會在鋒利邊緣發(fā)生顯著的氣動分離，使得該區(qū)域出現(xiàn)極大的負壓.

關(guān)鍵詞：風壓；風帆建筑；風洞；極值風壓；兜風效應(yīng)

中圖分類號：TU312.1 文獻標識碼：A

隨著時代的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)形式日益新穎，風帆類建筑也隨之不斷出現(xiàn)，例如世界聞名的迪拜帆船酒店和悉尼歌劇院.此類風帆建筑有著外凸內(nèi)凹的特點，其風荷載分布規(guī)律與常規(guī)體型屋蓋結(jié)構(gòu)[1-4]

3典型風向下風帆建筑的脈動風壓

風帆建筑的極值負風壓系數(shù)如圖8所示，可以發(fā)現(xiàn)極值負風壓主要出現(xiàn)在陡坡邊緣、外表面近陡坡邊緣及內(nèi)表面近陡坡邊緣.這些部位測點的極值負風壓系數(shù)及相應(yīng)角度見表1，可以發(fā)現(xiàn)陡坡邊緣和內(nèi)表面近陡坡邊緣極值負風壓對應(yīng)的角度基本上為150°，而外表面近陡坡邊緣極值負風壓對應(yīng)的角度基本上為105°，將這兩個風向角下風帆建筑的迎風情況列于圖9.

由表1和圖9可以發(fā)現(xiàn)：1）在150°風向角下，風帆建筑的陡坡邊緣和內(nèi)表面近陡坡邊緣處于側(cè)風位置，來流風會在鋒利邊緣發(fā)生顯著的氣動分離，從而導(dǎo)致這兩個位置出現(xiàn)很大的負風壓.2）在105°風向角下，外表面近陡坡邊緣區(qū)處于側(cè)風位置，也是由于來流風在鋒利邊緣發(fā)生顯著的氣動分離而導(dǎo)致該部位出現(xiàn)很大的負風壓.

5結(jié)論

本文采用風洞試驗方法研究某風帆體型建筑的風荷載，得到以下結(jié)論：

1） 風帆建筑容易形成“前壓后吸”的風壓分布，對于迎風面積大、厚度相對較小的風帆建筑的抗風設(shè)計需引起足夠重視.

2） 風帆建筑脈動風壓系數(shù)的分布規(guī)律與平均風壓系數(shù)的分布規(guī)律基本相同，其脈動風壓系數(shù)大小與平均風壓系數(shù)大小成正比關(guān)系，一般而言背風區(qū)的脈動風壓系數(shù)小于迎風區(qū).

3） 風帆建筑的極值負壓明顯大于其極值正壓，當風帆建筑的陡坡邊緣和外表面近陡坡邊緣處于側(cè)迎風時，來流風會在鋒利邊緣發(fā)生顯著的氣動分離，從而使得這兩塊區(qū)域出現(xiàn)極大的負壓，在工程設(shè)計時應(yīng)重視這兩塊區(qū)域的維護結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計.

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