规则布置落地四坡房屋群风致干扰效应研究

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落地四坡房屋广泛应用于民用及军事等领域,由于其房屋总体质量较轻,因此对风荷载作用敏感。目前,我国对于此类低矮房屋的研究大多集中于单体,对于群体的研究也多集中于高层和超高层建筑或者是不同形体的低矮建筑群,同时我国现行规范《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)中尚未对此类建筑群体给出风荷载体型系数,群体在抗风设计时往往采用形体近似的单体风荷载体型系数,可能存在一些安全隐患,因此需要对同形体、同体量的落地四坡房屋群进行风致干扰效应研究,得到房屋群合理的布置方案,提高工程应用的经济性,确保房屋结构的安全性,使其都具有较好的理论意义及工程应用价值。为研究落地四坡房屋群的风致干扰效应,基于大气边界层基本理论、计算流体力学基本理论,运用有限元分析软件并结合TTU风洞模拟试验经过大量试算分析与探讨,确定适用于低矮建筑数值风洞模拟的网格类型、网格数量、计算域尺寸、离散格式、湍流模式、求解算法及收敛标准等关键参数及技术。根据落地四坡房屋群的相关使用情况和规定,设计房屋群体为3×3的规则布置方式,以3种风向角(0°、45°、90°),5种横向疏密系数(0.5、1、1.5、3、5),5种纵向疏密系数(0.5、1、1.5、3、5),共计75种工况进行数值模拟,得到群体中目标房屋各个表面的风压分布规律,并引入干扰因子,对房屋群风致干扰效应研究进行量化分析,得到适用于规则布置落地四坡房屋群抗风设计的风荷载体型系数,并提出合理的布置方案。结果表明:在研究多变量多工况下低矮房屋群的风致干扰效应时用数值模拟的研究方法是可行的、经济的且节省时间的。房屋群体在规则布置下,群体中处于边角部的房屋受干扰效应影响程度较大,房屋之间的干扰影响与房屋间距是负相关的关系,当0.5倍的房屋长度或宽度为房屋间距时,房屋表面风压最大,风致干扰效应不能忽略,当间距大于1.5倍的房屋长度或宽度时,风致干扰效应趋于稳定,当间距接近5倍的房屋长度或宽度时,无论在何种风向角下,房屋之间的干扰作用基本消失。
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