基于现场实测和数值模拟的施工期高层建筑表面风压研究

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随着高层建筑在我国的蓬勃发展,高层抗风的相关问题在结构设计中的地位也越来越重要,国内外学者针对高层建筑的风荷载和风致响应等问题进行了大量研究,结构风工程的理论日趋完善,风洞实验室在世界各地逐渐兴起,数值风洞的实验和探讨也在大量开展。到目前为止,从国内外的大量资料中,我们可以获悉关于自然界风特性、建筑风荷载特性和风致响应等一系列问题的部分解答,然而,值得注意的是,目前的研究针对的都是在役期高层建筑的风荷载特性,对于施工期高层建筑风荷载的研究,几乎是一片空白。施工期高层建筑与在役期高层建筑有明显区别:由于窗玻璃及幕墙尚未安装或部分安装而在建筑表面留下大量洞口。虽然在此之前已有洞口设置对高层建筑表面风压的影响的相关研究,但其中涉及的洞口与施工期的洞口有很大出入。因此,为了研究施工期高层建筑表面风压的特性,本文进行了以下工作:(1)针对施工期高层建筑特性,设计了实测方案,进行了风速风向及建筑表面风压的实测,获得了施工期建筑各个位置的风压数据,并进行了分析;(2)基于实测的风速较小而湍流强度很大的风速样本,获得了现场平均风速谱,和常用风速谱进行了比较;(3)基于实测风压数据的分析,得到了施工期高层建筑表面风压和在役期建筑风压的差别;(4)基于比较成熟的CFD技术,对代表在役期和施工期的三种模型进行了数值模拟,对比分析了施工期造成的洞口对建筑表面风压的影响;(5)结合实测数据和数值模拟结果,证实施工期造成的洞口会造成建筑表面风压的局部增大,实测还表明,在风速较小的不稳定风场下,洞口附近的风压系数会有显著增大。
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