扰流板抗风装置性能分析及其在低矮建筑上的应用研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luocai1982
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中国是世界上风灾最严重的国家之一,每年因风灾造成的经济损失高达数百亿元。历次风灾调查报告显示,村镇地区低矮房屋由于抗风能力不足而发生的倒塌破坏是造成风灾损失的主要原因。目前,村镇低矮房屋的风致破坏机理已经基本明确,在强风中低矮房屋屋面系统往往最先受到破坏,导致房屋内压发生变化,房屋主体结构在内、外压的共同作用下发生倒塌。因此,提高低矮房屋屋面系统抗风能力对减少村镇建筑风灾损失具有重要意义。传统的低矮房屋屋面抗风方法主要以提高屋面系统整体性或增加屋面围护结构重量为主,这两种方法存在作用有限、经济成本高、施工复杂等缺陷。气动抗风装置作为一种新型的抗风措施,因其成本低、安装简便、减压效果明显等优点受到了国内外学者的广泛关注,然而目前此类装置对于屋面风压的影响缺少系统性的研究,没有可用于实际的设计方法,并且此类装置对于低矮房屋风灾损失的影响目前未知。针对以上问题,本文以扰流板气动抗风装置为研究对象,针对村镇建筑中常见的低矮双坡房屋,通过大量风洞试验及流固耦合模拟,系统研究了扰流板对双坡房屋屋面风压的影响及扰流板与流场间的耦合效应,给出了扰流板设计方法,提出了适用于安装扰流板房屋的围护结构风灾损失评估方法,并应用此方法评估了安装扰流板群体房屋的风灾损失。本文具体内容如下:
  (1)开展了村镇建筑风洞试验研究,分析了中国村镇建筑中常见的低矮双坡房屋屋面风压,验证了扰流板抗风装置减小低矮双坡房屋屋面风压的有效性,通过大量试验工况,系统研究了扰流板宽度、高度、与屋面夹角等几何因素对屋面平均风压、极值风压的影响,得到了不同位置扰流板在屋面的影响区域,并从流场角度揭示了扰流板几何因素对屋面风压的影响机理,在此基础上给出了扰流板抗风装置几何因素与布置方式的设计建议。
  (2)开展了扰流板本体风荷载风洞试验研究,应用扁平矩形盒作为中空扰流板,在扰流板中布置测压管同时测量扰流板上、下表面风压,给出了扰流板上、下表面风压以及净风压分布,总结了扰流板升力系数随风向角的变化趋势,将扰流板所受风荷载考虑进屋面系统,研究了扰流板对于屋面系统整体上升力以及扰流板影响区域局部上升力的影响,并基于试验结果给出了扰流板支座的设计建议。
  (3)对屋檐处安装扰流板的平屋面房屋开展了流固耦合数值模拟研究,通过改变扰流板弹性模量控制扰流板变形,研究了扰流板与流场间的耦合效应对屋面局部风压、扰流板上升力以及扰流板周围流场的影响。
  (4)基于流固耦合模拟结果,提出了考虑流固耦合效应的屋面风压及扰流板变形的简化公式计算方法,应用上述方法计算了三种不同坡度的低矮双坡房屋屋面风压与扰流板变形,将计算结果与数值模拟结果进行对比,验证了屋面风压及扰流板变形简化公式计算方法的正确性。基于上述两种计算方法,提出了扰流板刚度设计方法,并应用此方法为中国东南沿海地区一座实际村镇建筑安装了扰流板抗风装置。
  (5)开展了安装扰流板低矮房屋的风灾损失研究,对安装扰流板的群体房屋屋面风压进行模拟,给出了屋面风压分布规律。基于已有的屋面结构破坏模型和风致碎片撞击模型,提出了适用于安装扰流板房屋的围护结构风致破坏评估方法。应用此方法,研究了扰流板对群体房屋围护结构风致破坏的影响,提出了扰流板在群体房屋中的应用建议。基于群体房屋风致破坏模拟结果,结合村镇建筑经济损失评估模型,评估了厦门市芸美村村镇建筑在50%以及80%抗风装置安装率下的风灾经济损失,证明了安装扰流板气动抗风装置对于减小村镇建筑风灾损失具有实际意义。
其他文献
工人新村是上海市20世纪50年代之初为解决工人阶级住房问题,开始兴建的一批集合式住宅,如今的工人新村设施陈旧,户型逼仄,居住环境恶化,老龄化严重,已无法满足居民现代生活居住需求。在上海城市更新的背景下,工人新村作为一批历时半个多世纪的老旧住宅也面临着更新改造的需求。  本文选取上海市虹口区范围内现存所有工人新村作为研究对象,通过实地调查研究,基于建筑策划“群决策”方法,提出针对虹口区工人新村的更新
学位
根据国家体育总局于2016年5月发布的《体育发展“十三五”规划》中明确指出我国人民群众日益增长的多元化、多层次体育需求与体育有效供给之间存在着突出的矛盾。在这一背景下,大型公共体育设施的使用效率也越来越受到国家关注,目前学界对于提升体育设施使用效率的方法主要体现在功能策划,技术研究,运营管理等方面,通过实证案例分析得出结论。对于使用效率这一数据还没有建立清晰的评价模型及指标体系。  本文以上海四家
在机动车交通主导的当代城市空间格局中,街道已成为十分稀有的城市空间类型,在看似繁华的都市景观中,人们很难找到真正具有活力和适宜日常生活的街道。然而,在城市的另一面,那些建造年代久远的住区周边,一些自发形成的“非正式”街道却展现了另一番景象:街道两侧分布着违章的、破墙开店的商业,虽然环境品质与繁华都市格格不入,但日常生活景象却非常生动。这些充满市井生活气息的商业街道是居民为了满足自己的日常生活需求而
在知识经济在全球经济发展中的角色愈发重要的背景下,知识创新活动作为将知识产业化的重要手段,为人们带来了极大的经济、社会及人文效应。知识创新区作为容纳知识创新活动蓬勃发展的物理空间,无论是更新改造还是新建,都受到各国政府及知识创新人才的重视。本文从知识创新区其应具备的空间构成要素及空间环境特征入手,以增强知识创新区的开放性、综合性及可持续性为目标,汲取典型知识创新区在空间规划设计方面的成功经验,进而
以机器人为代表的数字技术的蓬勃发展,为建筑学与建筑工业拓展了更多的可能性。从建筑的选址、设计,到建造、维护,数字技术正以计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助建造(CAM)等方式,在诸多方面发挥越来越大的作用。机器人强大的稳定性、极高的效率与精度是学者们一如既往热衷的话题。以数字建造(Digital Fabrication)、建筑3D打印等为典型代表的数字技术应用被广泛探索推进。  然而,在机器人在
学位
结构模态识别是通过分析测点位置处的响应数据,以获取结构的频率、阻尼比和模态振型等反映结构动力特性的模态参数。传感器布置是结构健康监测的首要环节,测点的数量和数据的质量直接影响模态识别的效果。实际测试时,经济成本、数据存储等限制使得布置传感器的数目有限,且结构某些部位无法安置传感器,无法获取完整的结构信息;此外,测量噪音污染、采样频率不足以及布置理论模型与实际情形不符,会影响获取数据的准确性。因此,
沥青路面是高速公路的主要结构形式之一,不但承受自然环境影响,同时也要受到车辆动荷载反复作用。而车辆动荷载包括竖向荷载和水平荷载,车辆启动及制动过程中的摩擦力。另外,在外界变化环境的作用下路面结构会形成沿深度分布的温度梯度及温度变化。无机结合料稳定类基层是我国高速公路沥青路面较常用的一种结构,这种结构有其优点,但是也有容易产生干缩裂缝的缺点。基层含裂缝的沥青路面在车辆动荷载与温度耦合作用下会产生集中
学位
随着中国经济的快速发展、人口的持续增长和空前的城市化进程,社会发展对高层建筑等高性能结构的需求日益增加。在过去的几十年里,地震、强风和爆炸等灾害频繁发生,造成了高昂的经济损失和严重的人员伤亡。中国地处亚欧板块、太平洋板块和印度洋板块之间,且疆域辽阔、海岸线绵长,这造就了中国地震和强风等自然灾害频发。气象资料分析表明,地震发生前后,震中区的大气压和大气温度等发生显著变化,进而诱发风的形成。高层建筑等
学位
组合结构是目前国内大力推广的一种结构形式,具有经济合理、变形性能好、刚重比大、施工方便等一系列优点,广泛应用于高层建筑、复杂空间结构、桥梁结构等领域。组合梁作为组合结构中最主要的横向承重构件,其安全性与稳定性直接影响结构的整体工作性能,是保证组合结构健康运营的关键。本文基于超声、声发射等波动检测技术和数值模拟方法,从钢-混凝土组合梁局部隐蔽损伤检测与评价、初始损伤对组合梁力学性能及长期时效特性的影
21世纪以来,我国海洋油气事业发展迅速,作为海洋资源开采和运输的重要结构之一,海底管线的应用越来越广泛。服役期间,海底滑坡对管线造成的冲击破坏是海底管线安全运行所面临的主要风险之一,准确评价不同运移阶段的海底滑坡以不同冲击角度对处于不同悬跨状态的海底管线的冲击作用,是海底管线设计的重要组成部分。相关研究论文检索结果表明,目前底滑坡对管线冲击作用研究成果大都集中在理论分析和数值模拟方面,采用物理模型