典型高层住宅建筑风压分布特性的试验研究
几种典型布局住宅小区风环境数值模拟研究
几种典型布局住宅小区风环境数值模拟研究一、本文概述随着城市化进程的加速，住宅小区作为城市居住空间的重要组成部分，其规划与设计日益受到人们的关注。
在住宅小区的规划中，风环境的考虑对于提升居住舒适度和居住环境质量具有重要意义。
本文旨在通过数值模拟的方法，对几种典型布局的住宅小区风环境进行深入研究，以期为住宅小区的规划与设计提供科学依据。
本文将简要介绍风环境对住宅小区的重要性，以及数值模拟在风环境研究中的应用。
接着，将概述国内外在住宅小区风环境数值模拟方面的研究进展，分析现有研究的不足，并指出本文的研究目的和意义。
在此基础上，本文将选取几种典型的住宅小区布局作为研究对象，包括行列式、围合式、点群式等布局形式。
通过建立数值模型，运用计算流体力学（CFD）等方法，对不同布局形式下的住宅小区风环境进行模拟分析。
研究将重点关注风速、风向、风压等关键指标，分析不同布局形式对住宅小区风环境的影响规律。
本文将总结研究成果，提出优化住宅小区风环境的建议和措施，为住宅小区的规划与设计提供有益的参考。
通过本文的研究，旨在推动住宅小区风环境研究的深入发展，为创造更加宜居的城市居住环境做出贡献。
二、研究背景和意义随着城市化进程的加速，住宅小区作为城市的重要组成部分，其规划与设计对城市居民的生活质量和城市微气候环境产生了深远影响。
风环境作为住宅小区微气候环境的关键因素之一，对居民的舒适度、建筑能耗及空气质量等方面都具有重要影响。
对住宅小区风环境的研究具有重要的现实意义和理论价值。
近年来，随着计算流体力学（CFD）技术的发展，数值模拟方法在住宅小区风环境研究中的应用越来越广泛。
通过数值模拟，可以准确地预测和评估住宅小区的风环境状况，为小区规划和建筑设计提供科学依据。
随着绿色建筑和低碳生态城市理念的提出，对住宅小区风环境的研究也提出了更高的要求。
本研究旨在通过数值模拟方法，对几种典型布局的住宅小区风环境进行深入研究。
通过对比分析不同布局形式对风环境的影响，揭示住宅小区风环境的分布规律和影响因素，为优化小区规划和建筑设计提供理论支撑和实践指导。
高层建筑结构设计中的抗风性能研究
高层建筑结构设计中的抗风性能研究高层建筑的抗风性能是设计中非常重要的一个方面。
近年来，随着城市化进程的加快和土地资源的紧缺，高层建筑在城市中的数量呈现了快速增长的趋势。
然而，高层建筑的耐风能力也成为了设计师们面临的挑战之一。
本文将围绕高层建筑抗风性能的研究展开讨论。
首先，要了解高层建筑抗风性能的研究，我们需要了解风的特性和作用。
风是一种气体在地球表面的运动，具有质量、动量和能量等特性。
风的特性包括风速、风向和空气密度等。
在高层建筑结构设计中，我们需要考虑风对建筑物产生的压力、力矩和振动等作用。
其次，为了研究高层建筑的抗风性能，设计师们通常采用实验和数值模拟相结合的方法。
实验包括模型试验和风洞试验两种形式。
模型试验可以通过缩小建筑物的比例来模拟风的作用，从而观察结构的变形和应力分布情况。
而风洞试验则是将实际尺寸的建筑物放入风洞中，通过测量风力、振动和压力等参数来评估建筑物的抗风性能。
数值模拟则通过计算机软件对建筑物在风的作用下的响应进行模拟和分析。
这种方法可以提供更详细和全面的信息，但需要大量的计算和建模工作。
针对高层建筑的抗风性能研究，设计师们关注的问题包括结构的刚度、阻尼和抗风设计等。
刚度是指结构对外界力的抵抗能力，包括弯曲刚度和剪切刚度等。
在高层建筑结构设计中，通常采用钢结构或者混凝土结构来增加建筑物的刚度。
阻尼是指建筑物对振动的耗散能力，可以通过增加结构的阻尼器来提高阻尼性能，从而减小结构的振动幅度。
抗风设计包括选择合适的建筑形式，例如流线型和锥形，以减小风对建筑物产生的压力。
同时，设计师们还需采用适当的结构连接方式，使用高强度的材料和优化结构布局等方法，来提高建筑物的抗风能力。
除了结构的设计，还需要考虑高层建筑在进行抗风性能研究时的边界条件和外部影响因素。
边界条件包括风的速度和方向等，这些条件对高层建筑的抗风性能有着直接影响。
另外，高层建筑周围的环境也会影响结构的抗风能力。
例如，建筑物周围的风场、地形和相邻建筑物等都会对建筑物的风荷载产生影响。
强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究
振 动 与 冲 击第29卷第5期JOURNAL OF V I B RATI O N AND SHOCKVol .29No .52010 强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .50578092)收稿日期:2009-02-10 修改稿收到日期:2009-05-17第一作者申建红男,博士生,1970年10月生通讯作者李春祥男,博士,教授,博士生导师,1964年12月生申建红1,2,李春祥1(1.青岛理工大学土木工程学院,青岛 266520;2.上海大学土木工程系,上海 200072) 摘 要:为了获取在强风作用下超高层建筑的风场特性,基于风压测试基本原理,设计出了新型风压传感器。
针对一超高层建筑设计了风场实测的实施方案,获得了超高层建筑顶部的风速风向纪录,记录了墙面六个测点的风压时程。
基于高空风速风压同步实测结果,分别对实测场地的风速风向特征及墙面风压特征进行了分析。
结果表明,特殊地形条件下的风速脉动不完全符合典型的风速谱,而且其概率密度函数有可能不符合高斯分布;在这种情况下的墙面风压也呈现出不同程度的非高斯特征,尤其是在分离流区域;脉动风压的空间相关性与风洞试验研究的结果具有相同的规律。
关键词:强风;超高层建筑;全尺度实测;新型风压传感器;风压分布特征;相关性分析中图分类号:T U311 文献标识码:A 超高层建筑逐渐呈现出轻质量、高柔度和低阻尼特性致使结构的风致动力响应明显增加,结构对风敏感性进一步提高,导致结构风荷载取值和风致动力响应估计与控制成为当今结构工程设计所面临的主要问题之一。
超高层建筑风速、风压场及风致动力响应实测的目的:是获取结构在强风(台风)作用下外表面静态和动态压力的分布特征和横向的湍流特性,进一步为在湍流风作用下结构横向振动的理论研究、结构抗风设计、幕墙设计、风致振动控制设计提供实测数据。
国外针对高层建筑风压分布特性和风致动力响应进行了大量的全尺度测量研究[1-2]。
超高层建筑风压的频域特性
验． 根据这些数据， 详细讨论 了脉动风压系数的功率
载的幅值特征 ， 而对频域竖向相关系数、 水平和竖 向相干函数 ， 得到的结果可为建立更为精 细的气动
没有进行详细讨论 ． 目前 ， 高层建筑顺风向相干函数 力模型所参考． 本系列论文第 一部分【 已详 细介绍 了风洞试 ５ Ｊ 多采用纵向脉动风速相干 函数 ， 而对横风向脉动风
Ａｂ ｔ ｃ ￣１ ｙ ｉ ｌ ｕ ｅ —ａｌ ｕｌｉｇ ｍｏ ｅｓｏ ｉ ｅ ｅ ｔｃｏ ｓｓｃｉｎｓ ａ ｅ ，ａ ｐ ｃ ａ ｉｓａ ｄ ｓｄ ｓｒ ｔ ０ ｔｐｃ ｐ ｒｔｌ ｂ ｉ ｎ ｄ ｌ ｆｄｆ ｒｎ ｒｓ．ｅｔｏ ｈ ｐ ｓ ｓ ｅ ｔｒｔ ｎ ｉｅ ａ ａｓ ｄ ｆ ｏ
维普资讯
第 ３ 卷第 ３ ４ 期
２０ ０ ６年 ３月
同 济 大 学 学 报（ 然 科 学 版） 自
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｏ Ｇ ＮＩ Ｒ ＩＹ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳ ＩＮＣ ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＴ Ｎ ＨＵ ＶＥ ＳＴ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｅ
Ｖｏ． ４ Ｎｏ ３ １３ ．
Ｋｅ ｒｓ：ｓ ｐ ｒｔｌ ｂ ｉ ｉｇ；ｆｕ ｔ ａｉｇｗｉｄｐ ｅ ｕ ｅ ｏ ｒｓ ｅ ｔｕ ；ｃ ｈ ｒｎ ｅｆｎ ｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ｕ ｅ －ａｌ ｕｌ ｎ ｌ ｃｕ ｔ ｎ ｒｓ ｒ ；ｐ ｗｅ ｐ ｃｒ ｍ ｏ ｅ ｅ ｃ ｕ ｃｉ ｄ ｎ ｏ
表面风压测量试验 已被广泛应用于研究建筑物 的风荷载［ ４． １ ］这些研究 主要讨论脉动风压 和风荷 －
压的相干函数则几乎还没有认识 ． 为此， 笔者采用表
面测压技术对典型 的超高层建筑模型进行 了风洞试
验模拟、 风场模拟等情况 ， 这里不再赘述． 试验应用 美 国 Ｓａｖ ｖ 扫瞄阀公司的 Ｄ Ｍ３０ ｅ ａｅ ｎ ｌ Ｓ ００电子扫描阀
大跨度屋盖风压分布实测研究
LUO Zepeng1 ZHOU Feng1，2 GAN Jianjun CUI Ligang1
（ 1． Civil and Architectural Engineering School，Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China； 2． Water Conservancy and Civil Engineering Special Ｒeinforcement and Safety Monitoring Engineering Ｒesearch Center， Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China； 3． Water Conservancy and Ecological Engineering School，
Nanchang Institute of Technology，Nanchang 330099，China）
ABSTＲACT： Ｒecently，the study of wind field characteristics and wind induced vibration about long-span spatial structures has become the hot spot of the civil engineering． Even a lot of achievements have obtained，which is mostly based on numerical simulation and a few research on wind tunnel test，the test results of which are a little different from the real data due to ratio of similitude even though wind tunnel test can simulate different wind load conditions and wind induced vibration response． The paper analyzed turbulent intensity，gust factors，wind pressure distribution，joint distribution of wind speed and direction based on the measured data of wind speed，wind direction and wind pressure from above the roof of the long-span spatial structure． The analysis results explained well the characteristics of wind field and had very important significance to the research on wind induced vibration． KEY WOＲDS： long-span spatial structure； wind load； joint probability distribution
超高层建筑风压的幅值特性_顾明
第34卷第2期2006年2月同济大学学报(自然科学版)JOURNAL OF T ONGJ IUN I V ERSI TY (NAT URAL SC I ENCE )Vol .34No .2 Feb .2006收稿日期:2004-09-06基金项目:国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目(50321803);教育部高等学校骨干教师计划资助项目作者简介:顾 明(1957-),男,江苏兴化人,教授,工学博士,博士生导师,长江学者.E 2mail:m inggu@mail .t ongji .edu .cn超高层建筑风压的幅值特性顾 明1,叶 丰2(1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092; 2.上海迈祥工程技术咨询有限公司,上海 201204)摘要:对方形、矩形、三角形及Y 型等10个典型的超高层建筑模型进行了细致的风洞试验,获得了模型表面的平均风压和脉动风压系数.详细讨论了风场和风向角对风压系数空间分布(不同高度分布,同一高度不同侧面上不同测点的风压分布等)的影响.结果表明:建筑物迎风面处于正压区;而侧面和背风面是负压区;D 类风场的平均风压系数和B 类风场中相近,但根方差风压系数要大很多;迎风面的平均风压系数随高度变化基本服从2α分布;三角形和Y 形模型的风压系数小于方形和矩形模型.关键词:超高层建筑;刚体模型;风洞试验;风压分布中图分类号:T U973.213 文献标识码:A 文章编号:0253-374X (2006)02-0143-07Cha racte risti cs ofW i nd P re ssure Amp litude on Supe r 2Ta llBuil di ngsG U M ing 1,YE Feng2(1.State Key Laborat ory f or D isaster Reducti on in Civil Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;2.ShanghaiMaglucky Engineering Consultati on Co .L td .,Shanghai 201204,China )Ab s trac t:10typ ical super 2tall building models of different cr oss 2secti on shapes,such as square,rectan 2gular,triangular and Y 2type cr oss 2secti on shapes,and as pect rati os and side rati os are tested in a wind tunnel,and the mean and fluctuating wind p ressure coefficients are thus obtained .It als o discusses in this paper the effects of wind turbulence and wind directi on conditi ons on the s patial distributi on characteris 2tics of the wind p ressures .Results indicate that the mean wind p ressures on the windward wall are positive while those on the side 2walls and the back wall are all negative;the mean wind p ressure coefficients on the models in terrain category D are al m ost the sa me with those in terrain categ ory B ,but the fluctuating wind p ressure coefficients much larger;the p r ofiles of mean wind p ressure coefficients on the windward walls of the models obey basically the power la w with an index of 2and;the wind p ressures on the trian 2gular and Y 2ty pe buildings are s maller than those on the square and rectangular buildings .Key wo rd s:super 2tall building;rigid model;wind tunnel test;wind p ressure distributi on 表面风压测量试验是超高层建筑抗风研究的基本方法之一.和另一常用方法———高频动态测力方法相比,该方法虽然复杂些,但可获得建筑物风荷载的时空分布特征.而认识风荷载的时空分布特性对 同济大学学报(自然科学版)第34卷 建筑抗风研究是非常重要的.迄今为止,已有很多应用这一方法研究建筑物风荷载的报道[1～7].但在这些研究中,试验所采用的建筑物形状主要限于方形和矩形,或直接给出其气动力结果,而没有详细讨论风压分布特征.本文采用表面测压技术对10个典型的超高层建筑模型进行了风洞试验,获得的原始数据达11G .根据这些数据,分析了典型建筑物的风压分布特性,详细讨论了风场和风向角对风压系数空间分布的影响.限于篇幅,本文是系列论文的第一部分;风压分布的频域特征见第二部分[8].1 风洞试验概况1.1 风场模拟风洞试验在同济大学土木工程防灾国家重点实验室TJ 21风洞进行.采用尖塔和粗糙元来模拟1/500的我国规范规定的B 和D 类风场.图1给出了两类风场平均风速和紊流度剖面以及60c m 高度处、B 类风场中的顺风向和横风向风速谱.图中,z 和u 分别为任意高度及z 高度处风速;z g 和u g 分别是梯度风高度及梯度风速;I 为紊流度;S u (n )和S v (n )分别为顺风向和横风向脉动风速功率谱;n 为频率;σu 和σv 分别为顺风向和横风向脉动风速根方差;α为平均风速剖面指数.平均风速剖面与规范中的B ,D 类风场结果吻合.在模型顶部高度(0.6m ),B ,D 类风场纵向紊流度分别为7.5%和14.0%,也符合要求.一般认为横风向紊流度是顺风向紊流度的75%～88%[9],本试验模拟结果基本与此吻合.顺风向风谱与Davenport 谱吻合很好.模拟得到的0.4m 处的B ,D 类风场紊流积分尺度分别为0.41和0.49m ,相当于实际中200m 高度处的205和245m ,与经验公式[9]的计算结果(210和270m )相近.此外,模拟的竖向相干函数的衰减指数C z 在7～9之间,与Davenport 的建议值7和E m il 的建议值10[9]相当.图1 风洞中模拟的B 类和D 类风场参数F i g .1 S i m ul a ted w i n d param eters of terra i n ca tegor i es B and D1.2 试验模型和试验工况1.2.1 试验模型10个代表性截面形式(方形、矩形、三角形、倒角方形、Y 形)建筑的基本外形和参数可见图2和表441 第2期顾 明,等:超高层建筑风压的幅值特性1.模型缩尺比为1∶500(和风速模拟的几何缩尺比相等),相当于300m 高度的超高层建筑.方形模型有5种高宽比(4∶1,5∶1,6∶1,7∶1,8∶1);矩形模型考虑的长宽比为1∶2,1∶1.5,2∶1和1.5∶1;三角形和倒角方形模型的高宽比为6∶1.每个模型上布置7层测点(从上至下依次为1～7层).考虑风荷载对响应的影响随高度增加,安排测点层上密下疏,各层测点高度分别为57.15,50.95,43.80,35.70,26.65,16.65,5.70c m.一般在同层的每个面上布置5点.单个模型总测点数在140个左右.在处理试验结果时,根据文献[10]的方法考虑了测压管路的修正.1.2.2 试验工况风向角记为θ,参见图3.考虑到模型的对称性,安排试验工况如下:①模型1～5,θ为0°～15°,1°增量;②模型6～7,θ为0°～15°和90°～105°,1°增量;③模型8,θ为0°～60°,1°增量;④模型9,θ为0°～15°,1°增量,;⑤模型10,θ为0°～60°,不均匀增量,在0°和60°附近为1°增量.测压信号采样频率为312.5Hz,每个测点采集8192个数据.表1 试验模型有关参数Tab .1 Param eters of thebu ild i n g m odels参数模型编号12345678910b /mm 1501201008675100100100100d /mm 1501201008675200150100100H /mm 600600600600600600600600600600H /bd45678 4.24 4.9066 4.64测点数140140140140140140140105140147截面形状方形方形方形方形方形矩形矩形三角形倒角方形Y 形 注:b 为模型断面迎风长度;d 为模型断面宽度;H 为模型高度.图2 试验模型测点布置及尺寸示意图(单位:mm )F i g .2Cross secti on s of the m odels and positi on s of m ea sur i n g po i n ts(un it:mm )541 同济大学学报(自然科学版)第34卷 2 风压分布特性 平均风压系数和根方差风压系数的计算公式如下:C P i =2P i /ρU 2H , σC P i =2σP i /ρU 2H (1)式中:P i 和σP i 分别为任一点平均风压和脉动风压;ρ是空气密度;U H 为模型顶部平均风速.2.1 典型测点的风压系数与风向角的关系2.1.1 方形和矩形建筑研究方形和矩形建筑在不同风向角下风压系数的变化.选取模型上有代表性的测点的风压结果来分析这一变化.第二层3,8,13,18号测点,分别对应于模型各面对称轴(见图3).模型1的这些典型测点的风压系数在B ,D 两类风场下随风向角变化情况见图4.以上结果表明:①建筑物侧面(测点3和13)处于分离区,平均风压系数一直保持负压;平均风压系数绝对值和根方差风压系数随风向角θ增加而减小.两类风场下平均风压系数相近;但B 类风场下根方差风压系数比D 类风场小30%左右.②迎风面(测点8)一直保持正压,在两类风场下平均风压系图3 测点号和风向角示意图F i g .3 Positi on of m ea sur i n g po i n ts and test w i n d angle数和根方差风压系数随风向角略有减小;B 类风场下的根方差风压系数比D 类风场下小很多(44%左右).③背风面(测点18)的平均风压系数是负值,随风向角θ变化很小.B 类风场下根方差风压系数随θ的增加而减小,15°风向时比0°小30%左右;两类风场下根方差风压系数相近.④模型1与模型4为不同高宽比的正方形模型建筑.高宽比对第2层各点的平均风压系数没有明显影响,对根方差风压系数有一点影响(高宽比大的根方差风压系数稍大).图4 模型1在D 类风场中第2层测点风压系数C P 随风向角的变化F i g .4 M ean and root m ean square C P a t typ i ca l m ea sur i n g po i n ts of m odel 1641 第2期顾 明,等:超高层建筑风压的幅值特性 矩形建筑的风压分布和方形建筑有些差别,但趋势基本一致.限于篇幅,本文略去.此外,倒角方形截面模型(模型9)各个面对称轴上测点风压系数随角度变化规律与方形建筑一致;D 类风场中的C P 和B 类风场中相近,但根方差风压系数要大得多.2.1.2 三角形建筑分析三角形建筑各面对称轴上第2层测点的风压系数随θ的变化(见图5).迎风面平均风压系数(正值)和根方差风压系数随θ增加而减小.斜侧面测点8的平均风压系数先减后增,在θ约为34°时达到最小值(-1.2);θ为60°时达最大值,和测点3的平均风压系数相等(此时测点3和8的位置重合).根方差风压系数先增后减,峰值(B 类风场时为0.38,D 类风场时为0.5)发生在θ=39°左右.测点13从侧风面变为背风面,平均风压系数和根方差风压系数的变化均比较平缓.D 类风场下,平均风压系数随θ变化趋势与B 类风场类似,但根方差风压系数有较大增加.2.1.3 Y 形建筑分析Y 形截面模型各面上典型测点的风压系数.由图6可见,θ从0°变到60°时,测点1的平均风压系数从正逐渐转为负,在θ为52°时为0;此后该点处于分离区,平均风压系数变为负值(最大负压绝对值约为-0.5).B 类和D 类风场中根方差风压系数分别在0.16～0.21和0.28～0.36之间.与测点1相反,测点4从负压变为正压,根方差(r oot mean square,R MS )风压系数随风向角减小,在10°处达最小值,此后缓慢增加.B 类风场的根方差风压系数一般比D 类风场小31%左右.测点8,11,14的平均风压系数均为负值.平均风压系数和根方差风压系数的变化较为平缓.图5 模型8在B 类风场中第2层测点的平均风压系数和R M S 风压系数随风向角的变化F ig .5 M ean C P and R M S C P at typica l mea suri n g poi n ts of m odel 8i n terra i n ca tegoryB图6 模型10在B 类风场中第2层测点的平均风压系数和R M S 风压系数随风向角的变化F i g .6 M ean C P and R M S C P a t typ i ca l m ea sur i n g po i n ts of m odel 10i n terra i n ca tegory B2.2 同一高度的风压分布特性选择0°风向角来研究同一高度风压系数分布特性.B 类风场中4个模型(方形、三角形和Y 形截面)的第2层和第4层测点的表面风压分布情况如图7所示.由图可见:①各模型迎风面平均风压系数均为正值,其余各面均为负值.②迎风面上平均风压系数以中间测点为最大;侧面边缘测点和中间测点的平均负压相差不大,根方差风压系数以后缘为大.741 同济大学学报(自然科学版)第34卷 ③各模型各面上根方差风压系数均随高度增加而减小,这是紊流度减小所致,说明紊流对侧面脉动风压也有影响.④一般而言,迎、背风面根方差风压系数比侧面小很多,高度越低相差越大.⑤从总体上看,Y 形和三角形截面的根方差风压系数较小.2.3 风压系数沿高度的变化取模型1,6,8和10在B 类风场、0°(或90°)风向角下各面对称轴上的典型测点的风压系数来研究其沿高度的变化规律.图8给出了部分试验结果.由图可见:①迎风面测点的平均风压系数随高度变化基本上服从2α分布;根方差风压系数一般随高度增加,但变化幅度较小,接近于α分布.矩形模型6的长边迎风和短边迎风时平均风压系数沿高度的变化规律有所不同,后者更加符合2α分布规律.②背风面的平均风压系数(负值)和根方差风压系数沿高度变化均很小.③随高度增加,侧面测点的根方差风压系数稍有减小,但仍比迎、背风面的根方差风压系数大很多.④三角形建筑两个侧面的平均风压系数(负值)和根方差风压系数比其他模型要小.图7 模型1,8和10在B 类风场中0°风向角下第2层和第4层各测点风压系数F i g .7 M ean and R M S C P on 2nd and 4th l ayers of m odels 1,8and 10i n terra i n ca tegory B3 结论对10个典型超高层建筑模型进行了测压风洞试验,分析了平均和脉动风压系数的幅值特性,得到如下主要结论:(1)建筑物迎风面处于正压区;而侧面处于分841 第2期顾 明,等:超高层建筑风压的幅值特性离区,平均风压系数为负压;背风面也是负压区.(2)一般而言,D 类风场的平均风压系数和B 类风场相近,但根方差风压系数要大很多.(3)方形和矩形建筑迎风面、侧风面和背风面的平均风压系数随风向角的变化均较小.三角形和Y 形迎风面的平均风压系数随风向角增大而增大.一般而言,侧风面的根方差风压系数大于迎、背风面;风向角改变时,与风向夹角减小的侧面的根方差风压系数增大,而另一侧面的系数值减小.图8 模型1,8和10在B 类风场0°风向角下典型测点风压系数随高度的变化情况F i g .8 M ean and R M S C P a long the he i ght of m odel 1i n terra i n ca tegory B (0°w i n d angle) (4)各模型迎风面的平均风压系数随高度变化基本服从2α分布;背面和侧面的平均风压系数沿高度变化较小.根方差风压系数随高度增加一般呈减小趋势.(5)三角形和Y 形模型的风压系数小于方形和矩形模型.参考文献:[1] Kikuchi H,Ta mura Y,Ueda H,et al .Dynam ic wind p ressures act 2ing on a tall building moder 2p r oper orthogonal decompositi on[J ].J W ind I nd Aer ody,1997(69-71):631.[2] Karee m A.Acr oss wind res ponse of buildings [J ].Journal of theStructural D ivisi on,1982,108(ST4):869.[3] Karee m A.Measure ments of p ressure and force fields on buildingmodels in si m ulated at m os pheric fl ows [J ].J W ind Eng &I nd Aer ody,1982,36:589.[4] Kawai H.Vortex induced vibrati on of tall buildings[J ].J W indEng &I nd Aer ody,1992,41/44:117.[5] Kawai H.Effects of angle of attack on vortex induced vibrati on andgall op ing of tall buildings in s mooth and turbulent 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对超高层建筑中风荷载及特性的研究
对超高层建筑中风荷载及特性的研究发表时间：2016-07-14T15:18:39.960Z 来源：《基层建设》2016年8期作者：张建明[导读] 本文将结合风荷载的相关内容，分析它对高层建筑所造成的影响，为相关的研究工作提供一定的参考信息。
中金（西安）重型钢结构有限公司西安临潼 710600摘要：各种新型材料的不断出现，对从超高层建筑的应用范围的扩大产生了积极的影响。
相对而言，超高层建筑的投资成本大，对于施工技术的要求更高，不同组成结构非常的复杂。
作为影响超高层建筑影响因素的组成部分，风荷载的有效控制是保证了建筑结构的质量可靠性。
本文将结合风荷载的相关内容，分析它对高层建筑所造成的影响，为相关的研究工作提供一定的参考信息。
关键词：高层建筑；风荷载；组成结构；施工技术；发展现状；参考信息超高层建筑在具体的使用过程中，可能会受到某些客观存在因素的影响，对于相关的施工技术提出了更高的要求。
结合目前超高层建筑的发展现状，可知风荷载的存在影响着建筑物结构的稳定性。
因此，设计人员在具体的工作开展中应该对风荷载的特性等进行必要地了解，运用可靠的设计法方法增强建筑物的安全性能。
一、风对超高层建筑结构的作用为了完善建筑物的服务功能，增强自身的综合市场竞争力，建筑企业加快了超高层建筑的建设步伐，并取得了良好的作用效果。
在这些建筑后期的使用过程中，自然风的存在将会对建筑结构造成一定的影响，容易引发安全事故。
因此，相关的技术人员重视风对超高层建筑结构的作用，为科学预防措施实际应用效果的增强提供必要地保障。
风对超高层建筑的作用主要体现在：*1）大气流中不同方向的风将会对超建筑结构产生一定的静力作用和动力作用，影响着这些建筑结构的使用寿命；（2）不同形式的风致振动，给超高层建筑结构的稳定性带来了较大的威胁，容易产生建筑结构失稳的现象；（3）风的存在对于建筑结构的抗压性能提出了更高的要求，影响着建筑结构的实际作用效果。
这些方面的不同内容，客观地反映了风对超高层建筑结构的作用。
强风作用下超高层建筑风场特性的实测研究
１ ２ 工 程概 况 ．
该 超高 层 建 筑 是 位 于 青 岛 西 海 岸 的 青 岛 泽 润 广 场， 距离 海边大 约 ３公 里 ， 场地 粗糙度 为 Ａ类 。该 建筑
基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目（ ｏ ５ ５ ８９ ） Ｎ ． ０ ７０ ２
收稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ９— ２—１ 修改稿 收到 日期 ：０９— ５—１ ０ ２０ ０ ７ 第一作者 申建红 男 ， 博士生 ，９ ０年 ｌ １７ Ｏ月生
成 了特殊 的依 山傍 海 的城 区地 理环 境 。青 岛泽 润广 场
位 于大涧 山南侧 １ ８ｋ ． ｍ处 。
困难 和高 昂的测试费 用大 大地 限制 了大 型工 程结 构尤 其是 超高层 建 筑 风 场 实测 的研 究 ， 别 作 为 强 风 （ 特 台
风） 效应之一的超高层建筑墙面风压的现场实测研究 更 是缺 乏。 因此 ， 文对 一 超 高 层 建 筑进 行 了强 风 作 本
者广 泛地开 展 了土木 工 程 领域 的风 场 实 测 研究 工 作 ， 并取 得 了大 量 的研究 成果 Ｊ 。风 场全 尺 度测 量实 施 的
形 成距离 测试地 点约 ８ｋ 半 径 的弧形 峰线 。城 区东 ｍ
侧 为海拔 １６１ ４ ３的大 涧 山 ，与小 珠 山山脉 遥相 呼应 形 １
振 第２ ９卷第 ５期
动
与
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强风 作 用下超 高层 建筑 风 场特性 的 实测研 究
申建红 ，李春祥
（ ．青岛理工大学 土木工程学 院，青岛 １ ２６ ２ ； ．上海大学 土木工程系 ， ６ ５０ ２ 上海 ２０ ７ ） ０ ０ ２
某超高层建筑风压的数值模拟研究
Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔａｋｉｎｇ ４５。ｆｏｒ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｎｄ ｃｏｍｅｒ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ｔｏ ｆｉｇｕｒｅ ｏｕｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｓ ａｎｄ ｗｉｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｌａｗｓ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．
Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃ ｌｅ ｓｅｌｅｃｔｓ Ｗｕｈａｎ Ｓｈｉｍａｏ Ｓｐｌｅｎｄｉｄ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｐｈａｓｅ ＩＩ Ａ２—１
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉ－３ ｕｎｉｔ ａｓ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ
ａｎｄ ＳＳＴ后一∞ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｍｏｄｅｌｓ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅⅡ℃ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ·ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄ ｉｎｇ’Ｓ ｗｉｎｄ
ｓｐｅｅｄ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｗｉｎｄ ｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｆｉｇｕｒｉｎｇ ｏｕｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ
研究生（签名）：燃导师（签名）：触．期耻 （保密的论文在解密后应遵守此规定）
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
本文选择超高层建筑作为研究对象，此类建筑具有周期长、刚度小、受风 载影响大等特点，为了保证结构安全和结构舒适度必须着重考虑风荷载的作用。 因为现行规范中没有给出对于此类超高层建筑表面风压合适的计算方法，为了 适应实际工程抗风设计的需求，需要利用计算风工程的方法获得比较准确的建 筑物表面风压。
超高层建筑风荷载分析及结构设计研究
超高层建筑风荷载分析及结构设计研究随着城市化的不断推进，超高层建筑的建设逐渐成为了现代城市的标志性建筑之一。
然而，在这些高耸入云的建筑中，风荷载成为了一个不容忽视的安全因素。
超高层建筑的结构设计必须考虑到风荷载的影响，保证建筑的安全和稳定。
本文将从风荷载的形成机理、计算方法以及超高层建筑的结构设计等方面进行探讨。
一、风荷载的形成机理风荷载是指建筑受到风力作用产生的荷载。
风的形成是由于地球的自转和太阳的辐射造成的，其在不同地域、季节和高度的特点都不同。
风荷载的形成机理主要涉及两个因素：风速和风向。
风速是指单位时间内风流过单位横截面积的体积。
由于摩擦力和离心力的作用，风速随着高度不断增加。
因此，在高层建筑中，风速通常比地面上要高出许多倍。
风速对于建筑而言是非常重要的参数，因为它与建筑所受到的风力大小成正比关系。
风向是指风向标指向的方向。
由于地球的自转和大气的再分布，风向随着高度和时间而发生改变。
对于一个高层建筑而言，建筑的外形和朝向会影响风向对建筑的荷载大小和方向。
二、风荷载的计算方法风荷载是建筑设计中不可忽略的因素之一。
目前，一般采用按规定计算方法进行计算。
风荷载的计算需要考虑的因素包括建筑的形态、朝向、高度、地理位置、风向、风速等多个因素。
现代建筑采用空气动力学理论进行分析。
风荷载的计算方法可以分为两种：静力和动力计算。
静力计算方法是通过考虑建筑在风速作用下的平均力来直接计算风荷载，常用于一些高度较低的建筑物。
动力计算方法是通过考虑建筑的振动和波动来计算风荷载，常用于一些高层建筑。
三、超高层建筑的结构设计超高层建筑的风荷载对于结构设计来说是一个重要的考虑因素。
在结构设计中，一定要考虑到该建筑在极端风速下所受到的荷载大小和方向，并通过合理的结构设计来保证建筑的稳定和安全。
目前，对于超高层建筑的结构设计，采取了多种方法。
常用的是采用软管结构和混凝土结构的组合方式，这样可以避免传统混凝土结构所存在的某些缺陷，如大量使用钢筋和模板的成本和浪费等。
典型体型高层建筑双层幕墙风压分布试验
典型体型高层建筑双层幕墙风压分布试验摘要：高层建筑双层通风幕墙的风荷载取值以及与单层幕墙的差异,分别对具有弧形和 L形廊道式双幕墙的圆柱形和矩形高层建筑进行风洞试验研究,通过对内外层幕墙平均风压、脉动风压随位置及风向角的分布,以及各测点全风向角下最大正、负风压的对比分析,结果表明：廊道内任意处,外幕墙内侧和内幕墙外侧承受的风压一致；在整体结构抗风计算时,风荷载可按相同体型单幕墙建筑的风载取值双幕墙内幕墙的风载可按单幕墙下的进行取值,并将偏于安全。
关键词：高层建筑；双层幕墙；风洞模型试验玻璃幕墙由于它的轻盈、美观和采光好等优点在现代建筑中被广泛应用。
“双层皮”幕墙是当今生态节能建筑中被广泛关注的一项先进技术,双层幕墙根据外、内通风的不同以及层间水平分隔的有、无等,可分为多种类型。
其中以廊道式双幕墙, 即开敞式外通风双幕墙 ,应用最为广泛。
它具备可自然通风,运行和维护费用低等优点。
廊道式双层幕墙由内幕墙、外幕墙、及夹在中间而与外界通风的空腔组成。
一、双层幕墙的分类1、自然通风幕墙：在建筑围护结构外增加，在没有太阳辐射时，外幕墙可以增加保温隔热作用。
在有太阳辐射时，幕墙内通过烟囱效应，可实现和室外空气的自然通风。
2、主动幕墙：建筑围护结构外设置的另一层幕墙，内部回风通过幕墙的空气腔返回通风系统。
有太阳辐射时，被遮阳幕吸收的热量可以由排风带走。
在需要供热时，太阳辐射的能量可以通过热交换器回收。
不管是在冬季没有或者很少有太阳辐射的时候，还是在夏季有辐射得热或冷负荷的时候，内层玻璃表面都能保持与室内温度接近，这可以提高外区幕墙附近使用者的舒适性。
3、互动幕墙：互动幕墙的基本原理与自然通风幕墙很相似，最大不同的是通风是强制性的。
这意味着，系统可以工作在较高的环境温度中，而不是仅仅依靠烟囱效应。
该系统适合炎热气候下冷负荷高的建筑。
在冬季没有太阳辐射而室外温度较低时，可以使用最小通风增加保温效果。
二、模型试验某楼为圆柱形塔楼总高度 111.6 m, 采用了双层幕墙体系内、外层幕墙的平均间距为0.7 m。
典型超高层建筑表面风压试验研究
典型超高层建筑表面风压试验研究摘要：本文以济南CBD核心区某超高层塔楼为研究对象，开展了比例尺为1：300缩尺模型风洞试验，获得了多个风向角下风荷载时程，计算了各测点风压系数，分析了测点平均风压随建筑高度及风向角的变化情况，最后得到了24个风向角下超高层建筑的测点风压极值。
所得结果可为相关抗风设计提供参考。
关键词：风向角；超高层建筑；风洞试验；风压分布；极值风压引言我国城市化的发展进一步推动了建筑的规模，高于250m的超高层建筑在全国大中小城市越来越普遍[1]。
出于舒适性与安全性考虑，超高层建筑的表面风荷载一直受到广泛关注与研究，风洞试验在超高层建筑风荷载的研究中使用最为广泛，是设计阶段得到建筑物表面的风压分布较为理想的方法，陈玮[2]通过数值风洞模拟和风洞试验结果对比，差别小于15%，证明了两种方法的可行性。
李正良[3]、邵远航[4]利用刚性模型风洞测压试验，探究了超高层建筑周边有、无干扰建筑的环境下的表面风压分布，Lin等[5]也对9种不同截面尺寸的矩形超高层建筑进行刚性模型测压试验。
尽管已有大量针对超高层建筑的风荷载研究，但面对实际工程的需要，还是显得相对匮乏。
为了进一步研究超高层建筑风荷载的变化规律，本文以山东济南市某核心区典型超高层建筑作为研究对象，进行动态测压风洞试验，并改变风向角，获取超高层建筑的表面风压分布特性以及一些特殊测点风压在不同风向角下的变化规律，为今后相关高层建筑结构设计提供参考。
1 风洞试验研究对象位于济南市CBD核心区南入口核心位置，塔楼高度为316.93米，模型与实物在外形上保持几何相似，缩尺比为1:300，模型高度为110cm。
该建筑结构模型风洞实验在长沙理工大学进行，风洞试验以主建筑物为中心，模拟半径500m范围内的周边主要建筑，均置于风洞试验段转盘上，进行数据测量，如图1所示。
该试验进行24个风向（0~360，间隔15，顺时针旋转）的结构表面风压的测量，定义模型南立面来风为0°风向（风向角β= 0°）如图2所示。
建筑外表面风压系数分布研究
作者：王建辉辛高峰
来源：《建筑建材装饰》2015年第12期
摘要：随着城市建筑物高度和密度的增加，建筑物周围的局部风环境不仅会影响人们的舒适性，而且会使城市的空气污染加剧。在自然通风中，建筑表面是否开口对自然通风产生不可忽视的影响，研究的热点和难点在于如何确定风压作用下建筑开口的自然通风量。本文通过研究典型建筑外表面风压系数和建筑周围的流场对建筑周围污染物浓度场的相互关系及影响机理，深刻揭示建筑周围污染物浓度场的流动和扩散规律，为改善建筑自然通风和采取防护污染物扩散的应急措施提供科学依据。
风洞标定过程中，利用Cobra Probe风速仪测量风速样本函数，由计算机采集数据并按照统计分析的数据处理方法给出平均风速、湍流强度、自相关系数以及湍根据试验的目的和建筑使用的功能的要求，压力测点布置应考虑两个方面的问题：一是整个压力测点的布置应反映整个建筑外表面风压系数分布情况；二是压力测点尽量布置到建筑外表皮开窗部位，因为这样更能有利于进行建筑外表面风压系数分布与自然通风的关系研究。
1建筑模型的选择与确定
1.1物理模型
根据对香港高层居住建筑及香港气象条件的调研，本文拟采用两个风洞物理模型，即模型1和模型2（如图1所示）：模型1为一实体模型，其几何比例为1：150，代表原型高度为100m，层数为33层的高层居住建筑，模型高度为0.667m；模型2为一设置可开启外窗的建筑模型，且室内空间和门窗严格按照原型建筑等比例设置，其几何比例为1：30，代表原型高度为30m，层数为10层的高层居住建筑，模型高度为1m。模型1和模型2在风洞中最大阻塞比（模型顺风向投影面积/风洞试验段面积）为2.2%和4.0%，满足8%的限制。模型为采用有机玻璃制成的刚性模型，模型具有足够的强度和刚度，在试验中不发生变形和振动现象，以保证压力测量的精度。试验中模型安装在转动平台上，通过旋转平台对模型进行不同来流风向角度下的风压测试。
高层建筑结构的抗风性能研究
高层建筑结构的抗风性能研究随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高，越来越多的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。
然而，高层建筑面临的一个重要挑战是强烈的风力作用，对其结构稳定性和安全性提出了极高的要求。
因此，高层建筑的抗风性能成为了建筑工程的一个关键研究领域。
一、风力特性及其对高层建筑的影响风是大气中的一种运动，具有体积大、密度小、速度快等特点。
风力是由于空气的动能引起的，对高层建筑会产生各种各样的力，如侧向风力、顶部气压力、风振效应等。
这些力会给高层建筑结构带来巨大压力，对其安全性构成威胁。
二、高层建筑抗风设计的重要性高层建筑的抗风设计是确保建筑结构完整性和人员安全的关键因素之一。
适当的抗风设计可以减轻风对建筑的影响，提高结构的稳定性和安全性。
高层建筑的抗风设计应该综合考虑建筑的形状、材料、尺寸和地理位置等因素，采取相应的措施来增强结构的稳定性和抗风性能。
三、影响高层建筑抗风性能的因素1. 建筑结构形状：高层建筑的形状对其抗风性能有很大影响。
一般来说，圆形或多边形的建筑具有较好的抗风能力，而平面较大的建筑容易受到风的侧向力影响。
2. 建筑材料和结构：不同的建筑材料和结构对风力的作用也有所不同。
优质的材料和合理的结构设计可以提高建筑的整体刚度和稳定性，从而增强抗风性能。
3. 建筑高度：建筑的高度是一个重要的因素，较高的建筑通常面临更大的风力作用。
因此，在高层建筑的设计中需要更加注重对抗风性能的考虑。
4. 地理位置：建筑所处的地理位置也会影响其抗风性能。
例如，建筑是否处于高风速地区、是否有附近的高层建筑等，都会对其抗风能力产生影响。
四、提高高层建筑抗风性能的措施1. 采用合适的结构形式：选择适合高层建筑的结构形式，如框架结构、筒体结构等，以实现更好的抗风性能。
2. 合理配置抗风设备：如风机、减振器等，可以有效减轻风力对建筑的影响，提高抗风性能。
3. 加强材料和结构设计：采用高强度、高刚度的材料，并通过合理的结构设计来增强建筑的整体稳定性。
典型高层建筑风荷载试验研究
典型高层建筑风荷载试验研究作者：卢启财赵敬义周晋芳来源：《科技视界》2018年第23期【摘要】在大气边界层风洞中开展了典型高层建筑风洞测验试验，得到了幕墙设计风荷载及主体结构设计风荷载。
结果表明：墙面中间区域负风压起控制，悬挑部分以正风压控制；周边建筑的干扰效应明显，X向和Y向基底剪力最大值分别发生在60°与30°风向角。
【关键词】高层建筑；风荷载；风洞试验中图分类号： TU973.213 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）23-0014-003DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.23.004【Abstract】Wind tunnel tests of a typical high-rise building were conducted in the atmospheric boundary layer，and then the designed wind loads for curtain and main structure were obtained.The results indicate that：the control wind loads for middle wall was negative wind pressure，and positive wind pressure for cantilever wall；the interference effect was obvious influenced by the surrounding buildings，and the largest value of basement shear force for X and Y directions was 60°and 30°，respectively.【Key words】High-rise building；Wind load；Wind tunnel test1 引言随着设计经济的高速发展，人口膨胀，土地资源日趋紧缺，建筑不断向高度方向发展，形成了以高层建筑为主体的建筑群体不断涌现。
高层建筑风压效应试验
高层建筑风压效应试验1风洞试验概况本试验在同济大学土木工程防灾国家重点实验室TJ－2大气边界层风洞中完成。
试验采用均匀风场，对于矩形柱这样的带有尖角的钝体，分离点固定在迎风前缘的角部位置，可认为不受雷诺数效应的影响。
控制来流风速为14m/s，湍流度约为1%。
由于风洞边界层的影响，0.3m以下的区域内平均风速和湍流度的均匀性不如上部。
风洞试验模型尺寸见表1。
图1－图2表示各层测点的布置和编号。
例如，测点13－8代表模型第13层的8号测点。
试验模型用5mm厚有机玻璃板制作，测压管长度均为1000mm。
试验数据修正采用一样的管道修正函数。
图3为风向角及模型基本坐标。
本文仅在0°风向角(模型宽面迎风)下开展了研究。
2典型测点的根方差脉动风压系数将测点根方差脉动风压系数定义如下:槇CPi=槇PiρU2H/2(1)式中，槇CPi为测点的根方差脉动风压系数;槇Pi 为第i点的脉动风压根方差值;ρ为空气密度;UH为模型高度处平均来流风速。
图4为典型测点的根方差脉动风压系数随阻塞度的变化情况。
由图可见，除了在0.3H以下受边界层影响外，迎风面对称轴处测点4的风压脉动主要与来流湍流有关，受阻塞度影响很小;迎风面边缘测点7的根方差脉动风压系数仍由来流湍流控制，但当阻塞度到达10.1%(为模型M4)时，模型中间层风压脉动的增大较为明显;随着阻塞度增大，侧面迎风前缘测点8在较低位置处的根方差脉动风压系数增幅较大。
对于侧面后缘测点12和背风面边缘测点13，M4模型在0.2－0.3H处根方差脉动风压系数的增大较为明显;背风面对称轴处测点16的根方差脉动风压系数增大。
总的来看，迎风面靠近对称轴处的脉动风压受阻塞度影响较小;在建筑表面易产生分离、涡脱处的脉动风压受阻塞效应的影响显著。
M1和M2各面根方差脉动风压系数较为接近，认为在此情况下阻塞效应可以忽略。
当阻塞度到达8.4%时，根方差脉动风压系数已有一定的增幅;当阻塞度到达10.1%时，在模型0.5H以下的根方差脉动风压系数增大尤为显著，且改变了沿高度的分布规律。
高层建筑脉动风压谱特性研讨
高层建筑脉动风压谱特性研讨近年来，随着建筑工程材料及施工技术的不断进步，高层建筑结构逐步向轻质量、低阻尼的方向发展，风荷载逐渐成为结构设计的控制性荷载。
现有的高层建筑表面风压的脉动特性研究主要集中在常见典型截面形状单体建筑物，且多为截面形式上下一致［1］。
但实际高层建筑外形较复杂，并位于密集的建筑群体中间，已有的研究结果的适用性值得商榷。
长安万科中心项目由一栋办公塔楼、多栋住宅塔楼、购物商城和商铺等组成。
其中写字楼地上59层，屋顶高度260m，见图1。
为了准确掌握该高层建筑的表面风压的脉动特性，对该写字楼进行详细的风洞模型试验研究。
1试验简介试验在湖南大学教育部建筑安全与节能重点实验室的大气边界层风洞实验室中进行。
按我国建筑结构荷载规范GB50009—2012［2］模拟了C类地貌流场。
试验模型用ABS板制成(见图1)，具有足够的强度和刚度。
模型与实物在外形上保持几何相似，缩尺比为1∶300，高度约为86．7cm。
模型表面共布置了376个测点用以测量模型表面风压。
试验过程中，参考高度取86．7cm(与模型顶部同高)，试验控制风速为10m/s。
试验采样频率为312．5Hz，采样时间32s。
标准层测点的平面布置如图2所示。
2迎风面脉动风压谱通常认为高层建筑迎风面风压符合准定常假定［3，4］，高层建筑迎风面脉动风压谱为:(1)其中，Sw(z，f)为z高度处脉动风压谱;Sv(z，f)为z高度处来流风速谱;f为频率;μs为局部体型系数;w珔为平均风压;V珔为平均风速。
为验证该公式的适用性，分别选用Davenport 风速谱和Karman风速谱对迎风面不同高度处测点脉动风压谱进行计算，并与风洞试验结果进行对比，计算过程不再赘述。
图3给出C18，H18以及M18三个位于同一铅垂线的测点在0°风向角(即迎风面)下的脉动风压谱。
可以看出:迎风面脉动风压符合准定常假定，由风洞试验实测风压谱在低频段和高频段均与Davenport风压谱吻合较好，Karman风压谱在低频段要比实测谱略大，高频段略小;由于建筑物顶部的三维绕流效应，顶部测点M18的频率成分比其他测点更为复杂。
高层建筑幕墙表面风压特性研究的开题报告
高层建筑幕墙表面风压特性研究的开题报告
一、研究背景和意义
随着城市化进程的加快，高层建筑日益增多，而高层建筑幕墙作为建筑外部表面的一个重要组成部分，既能起到美化建筑外观的作用，又能提高建筑的隔热、隔音、
防水、防火等性能。
然而，高层建筑幕墙在遇到强风天气时，容易受到风的冲击而产
生破坏，因此，研究高层建筑幕墙在不同风速、不同风向下的表面风压特性，对于保
证建筑物的安全、稳定运行具有重要意义。
二、研究内容和研究方法
本文将采用实验和数值计算相结合的方法，分别进行高层建筑幕墙表面风压特性的研究。
1. 实验部分
将建立一个高度为10 m的模型，模拟不同风向、不同风速下幕墙表面的风压变化，采集数据并进行分析。
实验将采用风洞实验的方法，通过风洞模拟实际风场的风
速和风向，在模型表面精确测量不同点位的风压，得到幕墙表面风压特性的实验数据。
2. 数值模拟部分
采用CFD软件对幕墙表面处各点位的风压进行模拟计算，预测不同风向、不同
风速下幕墙表面的风压变化规律。
三、研究预期成果
通过实验和数值模拟两种方法探究高层建筑幕墙表面风压特性，在不同风向、不同风速下的风压变化规律，建立相应的数学模型，有效预测幕墙表面的风压。
这一研
究成果将为高层建筑幕墙的安全设计提供科学依据，提高幕墙的使用寿命和稳定性，
促进幕墙的发展和应用。
高层住宅的建筑形态及其对风环境的影响研究——以北京地区高层住宅为例的开题报告
高层住宅的建筑形态及其对风环境的影响研究——以北京地区高层住宅为例的开题报告一、研究目的中国城市居住密度日益增加，高层住宅成为居住方式的主流。
然而，高层住宅的建筑形态往往对周围的风环境产生较大的影响，加剧城市气候问题。
因此，本研究旨在通过对北京地区高层住宅建筑形态及其对风环境影响的实证研究，探究高层住宅的建筑形态与周围风环境的关系，并提供一些优化建议，以促进高层住宅的可持续发展。
二、研究方法本研究采用实地调查和数值模拟相结合的方法，首先对北京地区高层住宅的建筑形态进行调查和分析，考察其对周围风环境的影响；其次，利用计算流体动力学（CFD）模拟软件对典型高层住宅建筑形态进行数值模拟，研究不同形态对周围风流场的影响。
最后，将实地调查和数值模拟的结果进行对比分析，提出优化建议，并验证优化方案的效果。
三、研究内容本研究将围绕以下几个方面开展：1. 北京地区高层住宅的建筑形态分析：通过实地调查，分析北京地区高层住宅的建筑形态特点，包括建筑高度、底部展 width、幕墙铺设比例、楼间距等。
2. 风环境测量：选取具有代表性的高层住宅区，对周围风环境进行测量，包括风速、风向、风场分布等参数。
3. 数值模拟分析：选用Ansys Fluent软件，对典型高层住宅建筑形态进行数值模拟，分析不同形态对周围风流场的影响，包括风速、风向、风压等参数。
4. 优化方案设计：结合实地调查和数值模拟结果，提出高层住宅建筑形态的优化建议，设计可行的优化方案。
5. 优化方案验证：对优化方案进行验证，验证其在改善高层住宅周围风环境方面的效果。
四、研究意义本研究的意义在于：1. 对高层住宅的建筑形态与周围风环境的关系进行研究，提供科学依据和技术支持，促进高层住宅的可持续发展。
2. 通过优化建议和方案的提出和验证，为高层住宅建筑的规划和设计提供了更为科学准确的方法和手段。
3. 提高人们对高层住宅建筑形态与周围环境之间关系的认识，提高人们的环境意识和保护意识。
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第 ３８卷 第 ４期 ２ １ １ 年 ４ 月 ０
湖
南
大
学
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报 （自 然 科 学 版 ）
Ｖ０ ．
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ （ ｔ ｒ ｌＳ ｉ ｎ ｅ ） ｏ ｒ ａ ｎ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｎａ ｕ ａ ｃｅ ｃ ｓ ｏ
摘
要 ： 大气边界层 风 洞 中对 某高层住 宅建 筑模 型进行 了风压 分布 风洞试 验 ， 在 分析 了
单体及 受扰 后 建筑表 面风压 的分布特性 ． 结果 表 明； 凹形立 面 同高度 处风 压 的相 关性 高 ， 双
层 悬 挑 屋 檐 中 ， 层 受 负风 压 控 制 ， 层 受 正 风 压 控 制 ， 部 玻 璃 挡 板 也 受 正 风 压 控 制 ； 筑 上 下 顶 建
物 的风压分 布 受周边 建筑及 地形 的干扰后 产 生较 大变化 ， 尤其是 １ 于干扰 物 高度 范围 内， 倍 脉动 风压 的 大小及 分布 的改 变十分 明显 ； 受扰 后 ， 建筑 物的最 小极 小风压增 大 了 ２ ． ８
关键词 ： 高层 建筑 ； 干扰 ； 压分布 ； 洞试验 风 风 风
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中图分 类号 ： ＴＵ９ ３ ７ 文 献标识 码 ： Ａ
Ｅｘｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌＩ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ Ｗ ｉ ｅ ｓ ｒ ｅ ｉ ｎ ａ ｎ ｅ ｔｇ ｔｏ ｆｔ ｎｄ Ｐｒ ｓ ｕ ｅ
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文 章 编 号 ：６ ４２ ７ ２ １ ） ４０ １ — ６ １ ７ — ９ ４（ ０ １ ０ —０ ４ ０
典 型 高 层 住 宅 建 筑 风 压 分 布 特 性 的试 验 研 究
李秋 胜 计， 永 贵 郅伦 海 ’ 李 ，
（ ．湖 南 大 学 建 筑 安 全 与 节 能教 育 部 重 点 试 验 室 ， 南 长 沙 １ 湖 ４ ０ ８ ；． 港 城 市 大 学 建 筑 系 ， 港 九龙 ） １０ ２ ２ 香 香
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