相邻高层建筑对屋顶太阳能板风荷载的干扰效应研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaolch011
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进入21世纪以来,太阳能作为十分重要的可再生能源,被越来越多的国家所重视。光伏发电技术是可以最直接地利用太阳能资源的技术。风荷载作为太阳能板受到的主要荷载,是引起其破坏的最主要原因。大多数学者就单体建筑屋顶太阳能板的影响因素展开广泛的研究,针对相邻建筑干扰因素的研究相对较少,更无相应的取值建议及规范。因此,针对相邻高层建筑对屋顶太阳能板风压干扰效应的研究具有重要的学术意义和工程价值。单体建筑屋顶太阳能板的风荷载受多种因素影响,包括太阳能板自身参数以及建筑因素,如太阳能板的安装倾角、尺寸、建筑高宽比、女儿墙等。周围存在相邻建筑的屋顶太阳能板除了受到以上因素的影响,还受到相邻建筑的影响。本课题在前人对单体高层建筑屋顶太阳能板风荷载特性的研究基础上,围绕周围有相邻建筑干扰的高层建筑屋顶太阳能板风荷载特性进行详细研究,通过风洞试验对高层建筑屋顶太阳能板进行测压。基于均值和极值风压系数,研究施扰建筑的布置方式、高度以及间距比对目标建筑屋顶太阳能板风荷载的影响。研究发现,对于单体建筑,由于高层建筑屋顶较大的剪切分离层,大多数风向角下屋顶太阳能板处于负压区,最不利负压是正压的2倍左右。在正南或正北风向下,屋面风压系数等值线与迎风屋面边缘平行;在斜风向下,屋面风压系数等值线沿斜向分布。当存在相邻建筑时,大多数情况下目标建筑屋顶太阳能板最不利荷载出现的位置未发生改变,依然在阵列板中四个角落处,最不利荷载的位置与最大干扰效应的位置并不相同。屋顶太阳能板风压对于相邻建筑是否存在以及两个建筑间距比的变化具有较强的敏感性。随着间距比的增大,相邻建筑对屋顶太阳能板的干扰作用逐渐减小。同时,在相邻建筑不同的布置方式下,太阳能板极值负压的绝对值与相邻建筑的高度表现出明显的正相关性。相邻建筑布置方式不同时,对屋顶太阳能板风荷载的干扰规律也不同。串列布置时,典型风向角下分别表现出强烈的遮挡作用和气流反馈作用。相邻建筑高度不同,对太阳能板风压产生的作用也不同。并列布置时,当来流正南穿过建筑之间狭缝时,太阳能板表面风压表现出放射性斜向分布,产生明显放大作用。错列布置时,当相邻建筑位于迎风上游时,侧面绕流与顶部气流的共同作用使得太阳能板表面极值风压增大。不同位置组件的风荷载变化各不相同。除了给出了相邻建筑对屋顶太阳能板的规律外,本文还对屋顶太阳能板进行了荷载分区,针对不同区域给出了相应的支架风荷载设计值与太阳能板的板面风荷载设计值,用以指导屋顶太阳能板支架风荷载设计以及验证太阳能板的板面是否会发生破坏。
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