【摘 要】
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摘要:作为形态各异的大跨度屋盖中最简单的形式,平屋盖在日常生活中得到了广泛应用。由于结构本身较低矮,处于大气边界层的高湍流区,风作用下钝体绕流特性明显,来流的分离和绕
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摘要:作为形态各异的大跨度屋盖中最简单的形式,平屋盖在日常生活中得到了广泛应用。由于结构本身较低矮,处于大气边界层的高湍流区,风作用下钝体绕流特性明显,来流的分离和绕流作用复杂,故建筑物围护结构发生风致破坏时有发生;建筑物已存在的空洞,或由于破坏后形成的孔洞为建筑物内外气体的交换提供了通道,内压会受到外部风场的影响而变化,其与外压的联合作用可能会成为结构设计的控制荷载。本文针对墙面孔洞出现后屋盖风荷载的变化展开研究,具体包括以下内容:一、以完全封闭情况为基础,完成了墙面开敞、主导洞口和背景孔隙三种情况下的风洞实验,分析屋盖上下表面的风压变化,从屋盖上下表面的风荷载特性及屋盖各点之间的相关性入手,分析上述特性形成的机理,并分别给出可供工程设计参考的主体结构和维护结构的风压系数,其中主体结构考虑了空间和平面两种结构形式。结果表明:对主体结构来说,背风面存在孔口将减小屋盖的升力系数,而迎风面存在孔洞将增大屋盖风压。墙面开敞、拥有0.65%和4.09%的主导洞口、存在0.44%的背景孔隙这几种开孔情况在背风面时,空间结构的升力系数较封闭情况分别改变了-30.8%、-15.8%和-3%、-7.6%;在迎风面时,这一变化分别为166.7%、52.5%和5.6%、2%;这是由于开孔面迎风将导致屋盖下表面产生正内压,背风时将产生负内压;对维护结构来说,开孔的存在所产生的影响在角部区域更大,背景孔隙的存在则能在一定程度上减小维护结构局部的极值风压系数。同时,迎风面开孔的存在将减小屋盖上下测点之间的相关系数数值(正相关减弱,负相关增强),且这一减小趋势随着开孔率的增大而增大;而背风面开孔的存在则增大这一数值(正相关增强,负相关减弱),也随着开孔率的增大而增大。开孔对这一相关性的改变,从一定程度上对屋盖的脉动风压系数的分布与数值产生了影响。二、阐述了墙面存有主导洞口时的内压机理及内压传递方程的建立过程,并以风洞实验中C2在开孔面迎风时的工况为对象,完成了这一求解方程的算例分析,即将实测外压带入传递方程,通过时域求解传递方程得到数值解,将其与实测值进行比较,结果并不理想,猜测是由于传递方程中孔口特征参数的取值问题;继而采用简单的正弦激励对内压传递中两个孔口特征参数进行识别,结果表明这两个参数并不是一固定值,不仅受模型几何参数的控制,也受外部荷载的影响。
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