7,3,风荷载体型系数7.3.1、风荷载体型系数是指风作用在建筑物表面一定面积范围内所引起的平均压力,或吸力、与来流风的速度压的比值,它主要与建筑物的体型和尺度有关。也与周围环境和地面粗糙度有关,由于它涉及的是关于固体与流体相互作用的流体动力学问题,对于不规则形状的固体 问题尤为复杂。无法给出理论上的结果,一般均应由试验确定、鉴于原型实测的方法对结构设计的不现实性 目前只能根据相似性原理。在边界层风洞内对拟建的建筑物模型进行测试。表7.3。1列出的不同类型的建筑物和各类结构体型及其体型系数,这些都是根据国内外的试验资料和国外规范中的建议性规定整理而成,当建筑物与表中列出的体型类同时可参考应用.相比GB 50009.2012所列的39种类型、本规范补充了4种,扩充至43种,具体包括、参考美国ASCE标准,Minimum、Design Loads。for。Buildings.and Other Structures、ASCE,SEI,7。05图、6,6制定了列项3。参考图6,12制定了列项6.并进行了适用性和可行性论证试验,参考 高层民用建筑钢结构技术规程、JGJ,99、98和、高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ,3 2002增加8项常用体型制定了列项32。参考日本荷载规范,2004年英文版.表A6 10制定了列项38项 c,款并进行了适用性和可行性论证试验、作为国标GB.50009、2012旋转壳顶的特殊情况,表达形式相比国标更适用于结构设计使用,通过统计大量体育场等悬挑屋盖的风洞试验结果制定了列项43.7 3,2、必须指出 表7,3。1中的系数是有局限性的.风洞试验仍应作为抗风设计重要的辅助工具,尤其是对于体型复杂而且重要的房屋结构。此外、对于易受台风,龙卷风 雷暴风等特殊极端风影响的区域 由于相关的风作用机理十分复杂。造成建筑表面的风压分布也较为复杂.目前可参考的定量结果较少,因此应通过风洞试验确定其风荷载体型系数、7、3 3,当建筑群 尤其是高层建筑群。房屋相互间距较近时,由于旋涡的相互干扰.房屋某些部位的局部风压会显著增大。设计时应予注意、一般而言,在建筑周围的半径为1,0倍建筑高度范围内,超过0,5倍受扰建筑高度的周围建筑产生的干扰效应不可忽略.对比较重要的高层建筑、建议在风洞试验中考虑周围建筑物的干扰因素.矩形平面高层建筑的相互干扰系数取值是根据国内大量风洞试验研究结果给出的,试验研究直接以基底弯矩响应作为目标.采用基于基底弯矩的相互干扰系数来描述基底弯矩由于干扰所引起的静力和动力干扰作用,相互干扰系数定义为受扰后的结构风荷载和单体结构风荷载的比值 在没有充分依据的情况下,相互干扰系数的取值一般不小于1。0,建筑高度相同的单个施扰建筑的顺风向和横风向风荷载相互干扰系数的研究结果分别见图6和图7,图中假定风向是由左向右吹,b为受扰建筑的迎风面宽度.x和y分别为施扰建筑离受扰建筑的纵向和横向距离.建筑高度相同的两个干扰建筑的顺风向荷载相互干扰系数见图8 图中l为两个施扰建筑A和B的中心连线、取值时l不能和l1和l2相交 图中给出的是两个施扰建筑联合作用时的最不利情况、当这两个建筑都不在图中所示区域时,应按单个施扰建筑情况处理并依照图6选取较大的数值,7、3,4,风洞试验虽然是抗风设计的重要研究手段,但必须满足一定的条件才能得出合理可靠的结果、这些条件主要包括、风洞风速范围,静压梯度。流场均匀度和气流偏角等设备的基本性能.测试设备的量程.精度。频响特性等.平均风速剖面.湍流度,积分尺度。功率谱等大气边界层的模拟要求.模型缩尺比。阻塞率 刚度、风洞试验数据的处理方法等,由住房与城乡建设部立项的行业标准,建筑工程风洞试验方法标准.正在制订中.该标准将对上述条件作出具体规定.在该标准尚未颁布实施之前。可参考国外相关资料确定风洞试验应满足的条件,如美国ASCE编制的Wind、Tunnel Studies.of.Buildings、and,Structures.日本建筑中心出版的,建筑风洞实验指南,中国建筑工业出版社,2011,北京.等,风洞试验作为一项专门的技术研究、涉及到深奥的理论和专业术语,设计师、开发商业主不可能此领域深入了解.但如果对风洞试验的基本原则.试验项目。数据成果有一定的了解将对建设项目的设计.开发有特别的好处 为了便于设计师,开发商业主对风洞试验有初步的认识。本规范列出了常见的风洞试验方法,通常能获得风荷载参数以及其对于抗风设计的具体用途.形成了附录L,风洞试验技术指引 更为详细的介绍可参照世界高楼与都市住宅委员会,CTBUH 编制的,高层建筑风洞试验.Wind Tunnel、Testing。of,High,Rise、Buildings,相关内容、总体而言 风洞试验包括的项目有 地形模拟试验,刚性模型测压试验、高频天平测力试验、风振计算分析。气弹模型试验.风环境试验等.其中,地形模拟试验用小比例尺对复杂地形进行模拟.测试各个风向下的平均风速剖面、湍流度剖面,风速谱 湍流积分尺度。归纳得到研究区域的大气边界层特性、可用于地面粗糙度类别和风压高度变化系数等参数的确定.刚性模型测压试验是按一定缩尺比例制作建筑物刚性模型。在其表面布置大量测压孔.通过试验记录得到建筑物不同部位处的风压时程。通过对时程的统计,分析、可获得用于围护结构设计的风荷载标准值,局部风荷载体型系数等。也可为主体结构的提供分层或分区的体型系数。高频天平测力试验按一定缩尺比例制作轻质的建筑物刚性模型。利用具有足够刚度和灵敏度的高频天平 一般为六分量天平.对模型在来风情况下的整体风力进行测量 根据测得的基底力系数结合建筑结构相关参数,质量分布、刚度,阻尼 固有频率等,采用随机振动分析方法和等效静风荷载理论、可以,计算出建筑物顶部的位移.加速度以及各楼层的等效静风荷载,通常用于高层结构风荷载及风效应的研究、风振计算分析将刚性模型测压试验测得的风压时程转换为风荷载时程后加载到结构上进行随机振动分析.得到结构关键部位的位移。加速度等响应参数 进一步结合等效静风荷载理论.可得到等效静风荷载用于结构设计 风振计算分析适用于大跨度结构、高层结构和其他复杂结构的抗风研究,节段模型试验选取建筑物典型的局部进行测压或测力试验,比一般刚性模型试验的缩尺比例大、通常用于有复杂覆面如双层幕墙.遮阳板,顶部造型等建筑的围护结构局部风荷载的研究.气动弹性模型试验除了将建筑物外形进行缩尺外、还将结构刚度.质量,动力特性也按相似关系进行缩尺,并直接测量风作用下结构的动力响应,用于检验不同设计风速时建筑结构的气动特性,通常用于柔性结构的气动稳定及其他风效应评估、
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