基于数值风场的高层建筑对临近低层建筑群影响分析
高层建筑桩基施工对邻建筑物的影响
高层建筑桩基施工对邻建筑物的影响摘要:高层建筑的基础施工主要包括桩基施工和基坑施工,随着城建任务的加大,工程量的增多,施工面临的挑战也逐渐增多。
施工过程安排的工序不合理或者施工技术存在缺陷,基础施工产生的沉降、隆起等都会对相邻的建筑物造成一定的影响。
关键词:桩基施工;基坑施工;观测点布设;数值分析法1高层建筑基础施工的桩基施工对相邻建筑的影响1.1桩土相互作用变形机理在建筑施工时,所建的楼层越高,桩基的所要求的承载力也越大,桩土之间的作用变形所产生的影响也会随之加大。
桩土作用需要考虑桩和土自身的变形、桩的入土深度、土的时效、桩基负重和建筑工序等因素。
桩基上端受到轴向的压强,作用于桩身使其下沉,桩体四围的土与其发生摩擦,产生阻力,相互的阻力会使桩身和周边的土产生变形。
1.2高层建筑桩基施工的挤土效应和振动影响桩基施工时,挤土桩周围的土层存在孔隙,在注水时水会进入间隙,并对桩身周边的土层造成冲击,使土壤被迫压向桩体的末端,产生挤压应力。
应力与桩体的位移正相关,这就造成了桩身附近的土壤在桩轴线的垂直面内被动移动,并出现土层隆起的现象。
挤土效应会导致相邻建筑物的地基上凸,引起筑墙破裂,损毁地上设施和地面管道。
桩基施工时需要进行打桩,对桩基的敲击会引起土层的以及其周围建筑的振动,如果振动频率与建筑或者地层设备的固有频率接近,引起共振,则会造成地基或者墙体产生裂缝,出现建筑坍塌的隐患。
1.3高层建筑的观测点的布置及测量在研究高层建筑桩基对邻近建筑物的影响时,首先要针对具体的工程进行实地的地质地貌的勘测,然后合理地布置观测点,确定施工区域内主要的建筑物作为研究对象进行观测。
1.3.1水平位移监测布置与测量首先选择水平位移监测基准点,通常要远离变形范围,选择视野开阔的坚固地面,将28mm的钢筋钉入地面,使用混凝土固定,头部露出2~5mm。
监测基准点的范围要包括整个变形的区域,然后通过测量仪器进行水平数据测量和记录,分析水平位移对建筑的影响。
高层建筑群对城市风场的影响研究
高层建筑群对城市风场的影响研究随着城市化进程的加快,高层建筑群在城市中的兴建已成为一种常见现象。
然而,这些宏伟的建筑物并非只是为了美观和提供居住或工作空间,它们还对城市风场产生着深远的影响。
本文将探讨高层建筑群对城市风场的影响,并从不同角度进行论述。
首先,高层建筑群的兴建会改变城市的风向和风速。
由于高层建筑群的林立,建筑物之间形成了一种通道效应,会改变风的流动路径。
在城市狭长的街道中,高层建筑将风阻挡在街道上方,使得街道呈现出较低的风速。
而在高层建筑周围的区域,由于建筑物的包围,风速则会比较强劲。
这种风场分布的不均匀性给城市带来了一定的挑战,例如对于空气污染物扩散的影响,以及对道路交通安全的影响等。
其次,高层建筑群的兴建会导致城市局部的微气候变化。
高层建筑对周围的气流产生较大的阻碍,容易引起空气的积聚,形成所谓的城市热岛效应。
城市热岛效应指的是城市相对于郊区和乡村而言,气温更高的现象。
这是因为高层建筑群能吸收和储存大量的太阳辐射能量,并将其释放到周围环境中。
而且,高层建筑群还会阻挡了自然通风的路径,使得局部区域的空气流动受到限制和扭曲,加剧了城市内的气温升高。
此外,高层建筑群还对城市环境和生态系统产生了一定的影响。
建筑物本身的材料和形状可能会对局部的自然生态环境产生破坏性影响,例如光污染、鸟类迁徙受阻等问题。
而且,高层建筑群也会影响附近的植被生长、土壤水分蒸发等自然过程,进而改变城市的生态系统和环境条件。
然而,高层建筑群并非只会给城市带来负面影响,它们也可以发挥积极作用。
首先,高层建筑群可以提供更多的居住和工作空间,缓解城市人口快速增长的压力。
其次,高层建筑群的建设可以促进城市发展,为城市带来更多的就业机会和经济效益。
此外,高层建筑群也可以成为城市地标,提升城市形象和吸引力。
为了减轻高层建筑群对城市风场的不利影响,我们可以采取一系列措施。
例如,在高楼大厦的设计中,可以合理考虑建筑物的形状和高度,以减少对周围风场的干扰。
高层建筑的风力影响与设计
高层建筑的风力影响与设计高层建筑的风力影响是在建筑工程设计中需要重点考虑的一个因素。
随着城市的发展和人们对于建筑物高度的需求,越来越多的高楼大厦被兴建起来。
然而,高层建筑所处的高空环境中风速较大,对建筑物的结构和稳定性产生着巨大的挑战。
本文将探讨高层建筑中风力的影响,并介绍与此相关的设计原则和方法。
一、风的基本概念风是大气环流中的一种运动状态,由气压差引起。
风的速度和方向是建筑物所受的风力影响的主要因素,通常用风速和风向两个参数来描述。
风速是指单位时间内空气流动的速度,常用米每秒(m/s)或千米每小时(km/h)来表示。
风向则表示风吹的方向,常用罗盘方位或与地理方位的夹角来表示。
二、高层建筑的风力影响1. 风压力的作用当高楼建筑面临风力作用时,风会给建筑物表面施加压力,这被称为风压力。
风压力会导致高楼产生倾斜、振动等问题,甚至对建筑物的结构安全构成威胁。
2. 风效应的外部表现风力对高层建筑的作用导致了一些外部的风效应,包括风载荷、湍流、涡流等。
其中,风载荷是指风对建筑物表面单位面积所产生的力的大小,它会导致建筑物产生弯曲变形和振动。
湍流和涡流则会在空气流动中形成旋涡,影响建筑物表面的风压分布。
三、高层建筑的风力设计原则1. 结构强度与稳定性设计高层建筑时,必须考虑到其所处环境中的风力影响,以保证建筑物的整体结构强度和稳定性。
建筑师和工程师需要运用力学原理和结构设计的知识,确定合理的结构形式和材料,以抵御风压力和风载荷的作用。
2. 风洞试验和数值模拟风洞试验和数值模拟是目前常用的研究高层建筑风力影响的方法。
通过在实验室中模拟真实的风场和建筑物,可以得出建筑物在不同风速和风向下的响应和变形情况。
这些试验数据可以为设计师提供参考,帮助他们更好地了解和预测高层建筑在风力作用下的行为。
3. 结构抗风设计措施在高层建筑的设计中,采取一系列的抗风设计措施是非常重要的。
例如,在建筑的外墙表面设置适当的减压孔,以减少风压力的作用;利用风洞试验结果优化建筑物的外形,并设计出合理的防风措施,如风向导流板、喷射风波等。
高层建筑风效应及风振控制分析
高层建筑风效应及风振控制分析摘要:科技的发展与应用,使高层建筑被普遍应用,在设计高层建筑的时候,需要注意风效应对其的影响。
既要满足居住需求,又要满足减少振动的要求,一般高层建筑风振控制有耗能减振系统、吸振减振系统、锚索控制、主动控制与混合控制系统等。
关键词:高层建筑;风效应;风振控制随着经济的飞速发展与科学技术的广泛应用,高强度材料在高层建筑行业被普遍应用,使高层建筑与高耸结构不断出现,为建筑行业带来新的革命,也为城市居民生产生活带来了新形式。
高层建筑师在设计过程中,注意力多集中于建筑的平面功能布置、外观合理与空间的有效利用上,很少考虑到高层建筑间气流的影响问题。
如果高层建筑群之间的布局不合理,会为业主带来极大的不便。
高层建筑的主要荷载为水平风荷载,相比于地震等振动作用,风力作用频繁且持续时间长,影响力要大得多,为防止高层建筑在风力作用下出现倒塌、结构开裂等问题,必然要对高层建筑的风效应及风振控制进行合理的分析,使高层建筑结构抗风设计满足实际生活使用需求、安全需求、舒适度需求等。
一、高层建筑风效应的数值分析以高层建筑小区风效应进行分析,常见高层建筑小区的布局有三种形式:行列式、错列式和周边式,针对这三种布局的高层建筑,利用计算机进行模拟数值分析,得出高层建筑群内气流流动速度,并分析其影响度。
数据举例:行列式为4排每排4栋,共计16栋;错列式为五排交错排列,共计18栋;周边式为4排,呈口字形排列,共计12栋。
行列式错列式周边式拟定风向为正北和正西北两种,风速5m/s。
按人在1.8米位置进行计算。
其数值结果对比分析如下:(一)正北风向时:行列式第三、四排的风速达最高;错列式在第一、二列的第四排侧;周边式在第一、三列第四排。
其涡流形式,除错列式中间位置出现涡流外,其他二种不出现或很少出现。
通过对风速的变化趋势进行对比发现:三种布局风速会沿建筑高速而增大,行列式排末高层的高速区可达5.8m/s;错列式高层高速区达7.7m/s;周边区则达6.8m/s。
风力影响下高层建筑的稳定性分析
风力影响下高层建筑的稳定性分析在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人般拔地而起,它们不仅是城市繁荣的象征,也是人类工程技术的伟大成就。
然而,这些高耸入云的建筑在面对自然力量时,尤其是风力的作用,其稳定性面临着严峻的考验。
风力对于高层建筑的影响是多方面的。
首先,风会在建筑物表面产生压力和吸力。
当风迎面吹向建筑物时,会产生正压力;而当风绕过建筑物时,会在建筑物的背面和侧面产生负压力,也就是吸力。
这种压力和吸力的分布不均匀,会导致建筑物受到扭曲和弯曲的力。
高层建筑的形状和结构特征对其在风力作用下的稳定性起着关键作用。
常见的高层建筑形状有方形、圆形、矩形等。
方形建筑在风的作用下,角落处容易产生较强的气流分离和漩涡,从而导致较大的风荷载。
圆形建筑则相对较为流畅,风的绕流较为均匀,风荷载相对较小。
而矩形建筑的长宽比不同,其风荷载的分布也会有所差异。
此外,高层建筑的高度也是影响风力稳定性的重要因素。
随着高度的增加,风速也会随之增大。
根据气象学的规律,通常在近地面,风速较低,但在几百米甚至更高的高空,风速可能会大幅增加。
这意味着高层建筑顶部所受到的风力要比底部大得多。
而且,由于高度的增加,建筑物的振动幅度也会相应增大,这对结构的强度和刚度提出了更高的要求。
为了评估风力对高层建筑稳定性的影响,工程师们采用了多种方法和技术。
风洞试验是其中一种重要的手段。
在风洞中,可以模拟不同风速和风向条件下建筑物周围的气流情况,通过测量建筑物表面的压力分布和气流速度,来计算风荷载。
数值模拟也是常用的方法之一,借助计算机软件对风与建筑物的相互作用进行模拟分析。
在设计高层建筑时,为了提高其在风力作用下的稳定性,通常会采取一系列的结构措施。
增加结构的刚度是常见的方法之一,例如采用更粗壮的柱子、更厚实的墙体或者加强核心筒的设计。
合理的结构布局也非常重要,通过优化柱子和梁的布置,使力量能够均匀地分布在整个结构中。
另外,使用新型的建筑材料也有助于增强高层建筑的抗风能力。
风场模拟在高层建筑群环境影响评价中的应用研究
风场模拟在高层建筑群环境影响评价中的应用研究摘要:高层建筑群对大气运动有较大的阻挡作用,由此引起局地风场的变化,而风速和风压的不同会在建筑物周边形成涡漩区,对人和环境带来影响。
本文采用CFD软件对高层建筑群风场进行模拟,得出其风场分布特征,结合实际情况分析高楼风场对建筑周围人群的影响,优化建筑物排污口布局,减少环境污染。
随着社会和城市的发展,高层建筑日益增多,风环境影响评价应作为该类项目环境影响评价的重要内容。
关键词:高层建筑风场模拟环境评价1、引言随着城市人口的集中和建筑技术的发展,越来越多的具有不规则形状的高层建筑物被建造,这些建筑物对周围环境风场的影响较大,风力载荷正成为高层建筑群设计中必须考虑的重要因素。
风对建筑物以及建筑物周围环境的影响具体表现为以下几点:在高层建筑物比较密集的地方,建筑物改变了原来的风场,在相同条件下,建筑物周围的局部风速增大;风力载荷是一种随机载荷,受建筑物高度、风向、风的强度以及持续时间的影响很大,高层建筑物周围的局部负压过大,使得建筑物掀起或装饰玻璃破碎、脱落;建筑物的外轮廓开关一般都是非流线形的,因而流场不可避免地伴随有分享流动、涡的脱落和振荡,这些现象会在高层建筑物的居室内产生严重的噪音,更严重时还会引起结构和流体的耦合振荡,从而危及建筑物的安全。
随着计算机技术的发展,借助计算机高层建筑物进行模拟计算已成为一种有效的方法。
采用模型实验或者数值模拟的方法对小区内的空气流动进行预测。
流体流动的数值模拟即在计算机上离散求解空气流动遵循的流体动力学方程组,并将结果用计算机图形学技术形象直观地表示出来,这样的数值模拟技术就是所谓的计算流体动力学(CFD:Computational Fluid Dynamics)技术。
本文利用多功能CFD软件对高层建筑群风场进行数值分析,以人的感受为评价标准,以广州西塔高层建筑群项目实施后高空及地面风环境进行评价研究。
自1974年以来,人们进行大量的CFD技术应用于建筑环境的模拟研究工作。
刍议高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响
刍议高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响摘要:桩基基础目前已成为高层建筑的常用基础形式,在桩基施工过程中,会对周围建筑产生一定影响。
本文将从某桩基施工对周围建筑影响引发的争议问题着手,对其影响作用形式、影响范围及影响评价方法进行分析,并提出几点建议措施。
关键词:高层建筑;桩基施工;邻近建筑物1桩基施工对临近建筑物的影响作用分析1.1桩基施工的挤土影响作用相关研究发现,桩基施工对临近建筑物的影响主要表现为挤土影响作用和振动影响作用两个方面。
其中,挤土影响效应的出现主要受桩类型、施工方法及施工工序的影响,此外还与桩基施工现场的地质条件等因素有关。
如不同的土层结构形式、地下水的流速及方向以及地面排水条件都会对孔系水压力产生影响,进而影响挤土量。
周围建筑受桩基施工挤土影响的大小则与周围建筑的自身性质、距离桩基施工现场的距离等有关,如周围建筑的刚度、朝向和埋置深度不同,对挤土影响作用的敏感度也不同,如果桩基施工的挤土影响效应超出了建筑物的容许形变值,就会导致周围建筑出现墙体开裂等问题。
对于桩基施工而言,已建成建筑的自身性质无法改变,只能通过合理选址降低对周围已建成建筑产生影响。
另一方面,根据桩基施工挤土影响作用的主要因素,可以通过控制桩基施工工艺来降低其实际影响作用。
1.2桩基施工的振动影响作用桩基施工对临近建筑物的振动影响主要表现为两个方面,一种是空气振动,另一种是土体振动。
所谓空气振动就是施工噪音,该振动影响主要是对人的感官影响,对建筑物则无实质性影响。
但是施工噪音会严重影响人的生理状态,影响周围建筑居民的正常休息和生活,在施工过程中要合理安排施工时间,不能在正常人的睡眠时间进行施工。
振动影响主要表现为土体振动方面,在振动效应下,土体结构会产生瞬时激振,引起地层介质的受迫振动,并以波动形式向远处传播。
在振源区,振动波以体波为主,超出一定距离后则会形成主导波。
在介质的受迫振动过程中,会产生正应力和剪应力应变。
综合分析高层建筑对邻近建筑物产生的影响及应对措施
综合分析高层建筑对邻近建筑物产生的影响及应对措施【Abstract】In recent years, more and more high-rise buildings, underground, and they are designed into the garage or shopping malls, there is precipitation, pile foundation, and the excavation of foundation pit. Engineering construction on adjacent buildings to produce certain effect, so the impact we will take what control measures, how to reduce the loss to a minimum, the following I will be combined with the actual engineering cases are focused analysis and research.【Key words】dewatering engineering, excavation, pile foundation, effect analysis【摘要】:近几年来,高层、超高层建筑越来越多,且地下大都设计成车库或商场,这样就存在降水、桩基、和基坑开挖工程。
工程施工时会对临近建筑物产生一定的影响,那么对产生的影响我们将采取什么防治措施,怎样才能把损失降低到最小,下面我将结合实际工程案例进行有重点的分析研究。
【关键词】:降水工程,基坑开挖工程,桩基工程,影响分析一、降水工程:建筑物基坑开挖深度在水位线以下,为了便于基础施工需要在基坑周围进行降水,将局部水位降至基坑底线以下,在基坑周围布井降水。
降水工程在一定范围内改变了土体应力的变化进而可能影响到此范围内建筑物的变形。
高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响
高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响摘要:改革开放以来,我国经济得到了快速发展,随之而来的城市化规模也得到了膨胀式的发展,但城市建筑用地非常有限,这就需要提高城市建筑用地的利用率,人们自然而然的就开始对有限的城市建筑用地进行立体开发,从而出现了高层建筑、立体交通、立体铺设城市管线等设施。
采用高层及多层建筑提高土地利用率,这就需要稳定性好、承载力强的基础,由于天然土体根本满足不了这种建设的要求,桩基础具有稳定性好、承载力强、抗拔力强等优点,在高层建筑基础中得到了广泛应用。
本文探讨了高层建筑桩基施工对邻近建筑物的影响,同时提出了相关建议,希望以此为广大研究相同问题的人士提供有价值的参考。
关键词:高层建筑;桩基施工;邻近建筑物;影响引言伴随社会经济的持续发展,在建筑物密集区域涌现出了很多高层以及超高层建筑,其中,高层建筑有着非常复杂的基础施工,对邻近建筑物会带来很多不好的影响。
高层建筑桩基施工由于挤土与振动效应,对邻近建筑物带来了程度不一的影响。
经过对其影响机理的有效分析,同时采用合理的评价方式,能够得到较为客观的影响结论。
所以,为确保邻近建筑物与市政管网可以安全且正常运用,在进行桩基施工的时候,需要制定出科学的举措,尽量降低其带来的影响。
1 高层建筑桩基施工对邻近建筑物影响分析桩基敲打进土层的过程中,会导致四周隆起,进而对建筑造成挤土影响效应,伴随桩基数目的持续增大,桩基往下位移增加,造成古建筑土层位移变大。
因为在实际施工中桩基四周的水压未曾分散,需要等待压力消散以后才能进行下一步施工工作,否则会损坏古建筑。
对于道路管线的影响。
由于桩基数目较大,时间越长,对于道路表明沉降的影响就会越来越大,地表沉降会给地下管路排布带来影响,对施工四周管路多的情况,需要科学设置打桩顺序,并且开展间歇式施工,防止施工过程中地下管路水压影响桩基与土层。
具体见下文内容.1.1 桩基施工振动影响高层建筑桩基施工对于邻近建筑物的振动影响一般体现在以下几个方面:①空气振动;②土体振动。
高层建筑的风振分析与控制
高层建筑的风振分析与控制在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人般引人注目。
然而,这些高耸的建筑在面对自然界的风力作用时,面临着严峻的挑战。
风振现象可能导致结构的损坏、使用者的不适,甚至威胁到建筑的安全性。
因此,对高层建筑进行风振分析与控制是至关重要的。
风对于高层建筑的影响是多方面的。
首先,风会在建筑表面产生压力分布的不均匀,从而导致水平方向的力和扭矩。
这种水平力可能引起建筑的整体晃动,尤其是在强风条件下。
其次,风的脉动特性会激发建筑的振动,类似于风吹过琴弦产生的振动。
如果这种振动的频率与建筑的固有频率接近,就会发生共振现象,使振动幅度急剧增大。
为了准确分析高层建筑的风振特性,工程师们采用了多种方法和技术。
风洞试验是其中一种常用且有效的手段。
在风洞中,可以模拟不同风速和风向条件下的风场,将缩小比例的建筑模型放置其中,通过测量模型表面的压力和模型的响应来获取风振相关的数据。
计算流体动力学(CFD)也是一种重要的分析方法,它通过数值模拟来计算风场和建筑表面的相互作用。
此外,基于结构动力学的理论分析方法,可以建立建筑的数学模型,计算其固有频率、振型和响应等。
在风振分析中,建筑的外形和结构形式对风振特性有着显著的影响。
流线型的建筑外形通常能够减少风的阻力和压力差,从而降低风振响应。
例如,一些现代化的高层建筑采用了逐渐收分的外形或者带有弧形边缘的设计。
结构的刚度和质量分布也会影响固有频率和振型,从而改变风振的响应特性。
增加结构的刚度,如使用更强大的梁柱体系或增加剪力墙,可以提高建筑抵抗风振的能力。
当分析出高层建筑可能存在较大的风振风险时,就需要采取相应的控制措施。
一种常见的方法是增加结构的阻尼。
阻尼可以消耗振动能量,减小振动的幅度。
通过在结构中安装阻尼器,如粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器(TMD)或调谐液体阻尼器(TLD)等,可以有效地控制风振响应。
以 TMD 为例,它通常由质量块、弹簧和阻尼器组成,其固有频率被调整到接近建筑的主要振动频率,当建筑发生振动时,TMD 产生相反的力来抵消振动。
高层建筑基础施工对相邻建筑物的影响研究
高层建筑基础施工对相邻建筑物的影响研究摘要:桩基施工和基坑施工是高层建筑基础设施中的两个主要步骤。
本文主要对桩基施工的桩土变形机理和基坑变形机理进行分析。
对桩基施工机理分析时,主要分析了挤土效应和震动影响,通过合理布置观测点测量,分析桩基施工对相邻建筑物的影响。
对基坑变形机理分析时分析了变形对周围环境造成的影响,使用精确的数值进行分析,分析结果可普遍应用,为将来研究基础施工对建筑物的影响提供了准备。
关键词:桩基施工;基坑施工;观测点布设;数值分析法引言随着经济的发展,高层建筑物不断涌现,但是高层建筑物基础施工较为复杂,会对周围环境产生很多影响。
因此,在具体施工过程中,我们要采取合理措施,尽可能地将损失降低到最小,保证邻近建筑物的安全。
对邻近建筑物影响最大的就是桩基施工和基坑施工两个过程,因此,本文主要针对这两个方面进行展开研究,并根据研究提出了相对有效的措施。
希望本文可以指导高层建筑的基础施工做的更好。
1高层建筑基础施工的桩基施工对邻近建筑的影响1.1桩土相互作用变形机理桩基所需要的承载能力,装土之间的作用变形所产生的影响与建筑物楼层的高度息息相关,也就是说所建的楼层越低,其他两个的要求也会随之降低。
桩基的支架和土的形态变化、桩被埋入土中的深度、土的实效、桩基承担的重量和建筑时的顺序等都是会对桩土作用造成影响的外界因素。
桩身会受到来自桩基底部的压力并下沉,而且会因为下沉与其四周的土壤摩擦,产生的摩擦力到最终就会导致桩身和其四周的土壤发生形态变化。
1.2高层建筑桩基施工的挤土现象和振动产生的影响挤压应力是在高层建筑进行桩基施工工序时往挤土桩周围土层中的空隙中注水时产生的,在注水时,水会把原来的间隙填满,从而冲击桩身周围的土层。
由于这种挤压应力与桩体的位移是正相关的关系,所以在这种现象的作用下,就会导致土层凸起的结果,这样的土层凸起会引起与其距离比较近的建筑物的墙体出现裂痕,同样地上设施和地面管道也会被破坏。
海岛超高层建筑风环境的数值模拟研究。
海岛超高层建筑风环境的数值模拟研究摘要:随着海岛城市高层建筑兴建量的与日俱增,由此而产生的风环境已不可轻视。
本文主要选用k-ξ湍流模型,应用CFD数值方法模拟高层建筑的风环境分布情况,从而分析风环境对建筑的影响和建筑对人的舒适感的影响。
总结一套符合海岛超高层建筑风环境的预估及评价方法,为今后的高层、超高层建筑的设计施工及现有建筑的环境改善措施等提供一个有效的参考平台。
关键词:高层建筑;风环境;数值模拟;舒适感0引言近年来,建筑风环境已经和热环境、声环境、光环境一样,越来越多的引起了人们的重视。
风是构成建筑室外环境的重要因素之一,随着海岛城市超高层建筑的逐渐增多,建筑风环境已成为了影响人对环境舒适感的一个重要因素。
室内外的风环境分布不仅影响建筑周围的气流运动,而且会在不同建筑之间形成风涡流等等,因此创造海岛地区良好的城市风环境,避免造成建筑附近的局部风害是势在必行的。
1数值模拟1.1物理模型建立和网格划分本设计采用Fluent前处理软件Gambit建立三维的建筑风环境几何模型。
在几何模型建立的过程中,尽量简化建筑模型,忽略一些对流场影响不大,却大大增加模拟难度额细节部分,方便网格的生成。
网格划分质量的好坏直接影响模拟结果的精度、可靠性以及模拟过程的稳定性和收敛性。
按照建筑形状将建筑计算区域的模型采用结构四面体网格进行网格划分,建筑局部区域的网格划分软件可以进行自适应加密,本建筑模型划分总网格数为585883个。
建立建筑物理模型和网格划分图如图1、图2所示:图1 模拟建筑的物理模型图2 计算区域网格划分图1.2数学模型建立风绕建筑周围气流流动按三维不可压缩湍流流体的定常流动计算,湍流模式选用k-ξ方程模型。
建筑物绕流运动满足连续性方程、动量守恒定律、能量守恒定律和组分守恒定律。
描述建筑模型的湍流偏微分方程组如下:(1)连续性方程:(2)动量方程:(3)能量方程:(4)组分方程:1.3边界条件的确定CFD数值计算式在有限区域内进行的,因此需要对计算区域的边界设置边界条件。
某超高层结构受相邻干扰体影响的数值风洞模拟
i nt e r t e r e nc e b ui l di ng 0n s upe r hi g h- r i s e s t r uc t ur e
J I J u n
( E a s t C h i n a A r c h i t e c t u r a l D e s i g n& R e s e a r c h I n s t i t u t e C o . , L t d . , S h a n g h a i 2 0 0 0 0 2 。 C h i n a )
t o we r mo d e l a nd t h e o t h e r o n e i S t h e mo d e 1 wi t h a 3 1 5 m i n t e fe r r e n c e b u i l d i n g .Th e c a s e s i n c l u di n g t h e s i n g l e t o we r a n d t he t o we r wi t h t h e i n t e fe r r e n c e b u i l di ng l o c a t e d i n wi n d u ps t r e a m o r wi n d d o wn s t r e a m a r e a n a l y z e d r e s pe c t i v e l y .Th e wi n d f i e l d s t r e a ml i n e s a n d t h e wi n d l o a d s h a p e f a c t o r s u n d e r t h r e e c a l c u l a t i o n c a s e s a r e o b t a i n e d.T he r e s u l t s d e mo n s t r a t e t h a t ,t h e e f f e c t o f t he i n t e fe r r e n c e b u i l d i n g o n t h e s u p e r h i g h. r i s e t o we r i s n o t o n l y wi t h i n t he h e i g h t s c o pe o f 31 5 m , b u t a l s o a b o v e 31 5 m ; t h e e f f e c t o f t h e i n t e fe r r e n c e bu i l d i ng o n t h e wi n d l o a d o f ma i n f a c a de s o f t h e t o we r i s wi t h s t r o n g r e g u l a r i t y.
高层建筑对周围低层建筑的风环境影响研究
Tianjin Universityꎬ Tianjin 300072ꎬ China) Abstract:The high - rise building will change the wind environment. In order to study the influence of high - rise building on the wind field of surrounding low - rise buildingsꎬ The CAARC standard model is simulated and compared with the experimental results. The turbulence modelꎬ boundary conditions and the modeling method of the verification are verified by comparing the simulated results of CAARC tall building model with corresponding wiБайду номын сангаасd tunnel. In order to investigate the effects of the layout and the height of high - rise buildingsꎬ the statistical samples are divided into four categories according to the layout of the buildingꎬ and three kinds of building height are simulated based on the guidelinesꎬ the maximum wind speed of the residential areaꎬ the maximum wind speed - ratios and the typical maximum wind speed curves of the typical measuring points are obtained. By comparing the maximum wind speed and maximum wind speed - ratios and the typical regional variation curves of wind speed of the residential areaꎬ the paper finds that the wind velocity near the neighborhood of a high - rise building increases and the increase of wind speed at the windward corner is especially obviousꎻ the layout of high - rise buildings have an important influence on distribution pattern of the wind field but it has little impact on the maximum wind speed of the residential area. The influence based on the height of high - rise building shows a contrary trend. The optimal height distribution on the particular boundary conditions at different height - ratios is given. Keywords:wind environmentꎻ high - rise buildingꎻ low - rise buildingꎻ numerical simulation
高楼建筑风电场效应
高楼建筑风电场效应高楼建筑在现代城市中扮演了重要的角色,它们给城市带来了繁荣与美观。
然而,高楼建筑也引发了一些问题,其中之一就是风电场效应。
本文将探讨高楼建筑对风电场的影响以及相关解决方案。
一、高楼建筑与风速分布在城市中,由于高楼建筑的存在,风速在其周围区域会发生变化。
一般来说,高楼建筑会产生风险地带与穿堂风地带。
风险地带指的是高楼建筑附近会形成相对较高的风速,而穿堂风地带则是形成相对较低的风速。
高楼建筑周围的风速分布主要受到以下因素的影响:1. 建筑物的高度和形状:高度更高的建筑物会对风速产生更大的影响,且建筑物形状对风速变化的影响也较大。
2. 建筑物的布局:多个高楼建筑之间的相互排列也会对风速分布产生影响,如通风走廊的形成等。
二、风电场效应对城市的影响1. 空气质量下降:风电场效应可能会导致局部区域的空气质量下降,尤其是风速较低的穿堂风地带。
这些地区可能会出现空气污染物积聚,影响居民的健康与生活质量。
2. 热岛效应:高楼建筑周围的风电场效应可能会导致热岛效应的加剧。
这是因为穿堂风地带中的相对较低的风速会使热量难以稀释,从而导致温度升高。
3. 影响风能利用:高楼建筑周围的风电场效应对风能利用也带来一定影响。
风电场效应可能导致风力发电机效率下降,使得风能的利用率减少。
三、缓解高楼建筑风电场效应的解决方案为了缓解高楼建筑风电场效应对城市的不利影响,以下解决方案值得考虑:1. 合理规划建筑布局:在城市规划和建筑设计阶段,应考虑建筑物布局对风电场效应的影响,并选择合理的建筑高度和形状,以减轻风速变化带来的影响。
2. 利用绿化和景观来调节风速:在高楼建筑周围进行绿化和景观设计,可以通过增加树木或其他护坡措施来调节风速,并减轻风电场效应的影响。
3. 加强室内通风与空气净化系统:对于高楼建筑周围的穿堂风地带,可以通过加强室内通风与空气净化系统来改善空气质量,保障居民的健康。
4. 提高风能的利用率:通过优化风力发电机的设计与布局,可以减少风电场效应对风能利用的影响。
风力影响下高层建筑的稳定性分析
风力影响下高层建筑的稳定性分析在现代城市的天际线中,高层建筑如林立的巨人,展示着人类建筑技术的伟大成就。
然而,这些高耸入云的建筑在面临风力作用时,其稳定性面临着严峻的考验。
风,这个看似无形却力量强大的自然元素,对高层建筑的影响不容忽视。
首先,我们来了解一下风是如何对高层建筑产生作用的。
当风吹过建筑物时,会在建筑物的表面形成压力差。
这种压力差会导致风荷载的产生,风荷载的大小和方向取决于风速、风向、建筑物的形状和周围环境等因素。
在高层建筑中,由于高度较高,风的流动更加复杂,风荷载的变化也更加剧烈。
高层建筑的形状对其在风力作用下的稳定性有着重要影响。
常见的高层建筑形状有方形、圆形、三角形等。
方形建筑在迎风面和背风面容易产生较大的压力差,从而导致较大的风荷载;圆形建筑则相对较为流畅,风的绕流较为均匀,风荷载相对较小;三角形建筑在某些角度的风向下可能会产生较大的扭矩,影响结构的稳定性。
此外,建筑的立面设计,如凹凸不平的表面、阳台、挑檐等,也会改变风的流动路径,增加风荷载的复杂性。
建筑材料和结构体系也是决定高层建筑在风力下稳定性的关键因素。
高强度的建筑材料能够承受更大的风力作用,保证结构的完整性。
目前,常见的高层建筑结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构等。
框架结构具有较好的灵活性,但抗侧刚度相对较小;剪力墙结构则具有较大的抗侧刚度,能够有效地抵抗风荷载引起的水平位移;框架剪力墙结构结合了两者的优点,能够在满足建筑功能的同时提供较好的结构稳定性;筒体结构,如筒中筒结构和束筒结构,具有非常出色的抗风性能,适用于超高层建筑。
在风力作用下,高层建筑会产生水平位移和振动。
过大的水平位移会影响建筑的使用功能,甚至导致结构的破坏。
为了控制水平位移,通常会在建筑结构中设置水平支撑系统,如钢梁、钢支撑等。
同时,采用减震技术,如阻尼器,可以有效地消耗风荷载输入的能量,减小结构的振动响应。
高层建筑的周围环境也会对其风荷载产生影响。
建筑相邻性与风环境的关联性研究
建筑相邻性与风环境的关联性研究近年来,随着城市化进程的加速,建筑相邻性与风环境的关联性受到了越来越多的关注。
如何在城市规划和建设中合理考虑建筑相邻性与风环境的关系,已成为一个亟待解决的问题。
本文将探讨建筑相邻性与风环境的关联性,以及这种关联性对城市发展的影响。
建筑相邻性与风环境的关联性意味着建筑物之间相互作用和影响的关系。
在城市中,高密度的建筑群体和紧凑的布局会产生一定的气流与风道问题。
当大量建筑物聚集在一起时,会形成风道,从而影响城市的风环境。
因此,通过合理规划和设计建筑相邻性,可以缓解这一问题并提高城市环境质量。
建筑相邻性与风环境的关联性在城市规划和建设中起着重要的作用。
首先,合理规划建筑相邻性可以优化城市的通风状况。
在建筑规划中,根据城市气候特点和风洞效应,通过控制建筑物的高度、朝向和布局,能够引导和改善城市的风流场。
例如,在城市的主要风向上设置高层建筑物或绿化带,可以引导风流,增加空气流动,减少热岛效应。
其次,合理规划建筑相邻性还可以提高建筑物的能源利用效率。
建筑物的设计与布局直接影响着建筑的通风和采光情况。
通过合理安排建筑物之间的间隔距离和朝向,可以最大限度地利用自然通风和采光资源,减少对人工通风和照明系统的依赖。
这不仅可以降低能源消耗,还能提升居住和工作环境的舒适度。
建筑相邻性与风环境的关联性对城市的可持续发展具有重要意义。
随着全球气候变化的加剧,城市面临着日益严峻的气候挑战。
合理规划建筑相邻性可以为城市提供更好的环境适应能力。
例如,通过适当增加建筑物之间的距离,形成绿化空间或人行道,可以减轻城市内部的温度上升和空气污染问题。
同时,良好的风环境还能增强城市的自然植被覆盖率,促进生态系统的恢复和生态多样性的保护。
然而,建筑相邻性与风环境的关联性仍然面临一些挑战和难题。
首先,建筑相邻性规划的实施受到城市规划和建设的各种利益冲突的制约。
在土地资源紧张的城市中,往往难以平衡经济发展和环境规划之间的利益关系。
高层建筑与住宅小区相互影响的风环境探究
高层建筑与住宅小区相互影响的风环境探究人类社会的发展离不开科学技术的进步,科学技术的进步源自人类的钻研。
先进的技术变革可以为人类社会带来更高的生产效率,更现代化的生活方式。
但是,由于人类的盲目发展带来了许多环境问题,尤其是人类居住环境开始不断恶化。
这种变化也引起了全球的关注,城市高层建筑与高密度住宅小区的建造,虽然能够提高城市资源利用效率,减少城市生存成本,但是也有负面的影响,比如降低了城市的通风状况、日照时间减少、影响市区的散热等等,这里面对城市风环境的影响问十分突出。
所以,建筑风环境这一课题重新受到人们的重视。
一、风环境的概况1、风环境的定义城市的风环境一般是指空气在建筑内外的流动以及其对建筑物寿命、人类生存环境的影响。
因为,风环境不仅本身就是一个独立的体系,而且还是建筑环境这个大课题中的一个重要组成部分。
对它的研究要从宏观和微观两个方面进行整体性探索。
风环境与温度、声环境、光环境一起被称为建筑环境,是现代城市建筑设计所必须考虑的一项主要内容。
2、风环境研究的重要意义现代城市因其发展的需要,在城市规划中,为了容纳更多的居民,不可避免的要对住宅结构进行改革,高层建筑模式是一项有效的措施。
高层建筑在高度与体量上,与其他建筑结构明显不同,突出表现就是对城市环境的改变。
动辄几十层的超高层建筑物伴随着极高的容积率,严重阻碍了城市空气的横向流动。
3、风环境研究的现状我国风环境的研究相对世界其他国家较落后,主要是由于我国在近十年来才开始兴建高层住宅小区,而且房地产的发展,带动了一大批相关产业的繁荣。
地产商在建造住宅小区时,没有站在城市整体的角度去设计。
使得高层住宅小区以及商业地产在城市规划上存在滞后性。
近年来,随着我国对风环境研究的逐渐重视,城市相关部门通过现场实测、风洞试验、数值模拟等多种实验手段,对当地的风环境进行了初步的测量和数据统计,并逐渐发现一些相关的规律。
建筑风环境影响因素包括建筑物的形状、高度、朝向、宽度、楼间距等因素。
高层建筑风载影响
高层建筑风环境及其影响研究江清源概述随着厦门经济特区的发展,一座座标志性的高层建筑拔地而起,人们自然关心风这个自然因素对这些高层建筑有什么影响?反过来这些高层建筑周围又会形成一个什么样的风环境?它对城市规划建筑设计、施工和人们的生活有什么影响?近年来风工程研究工作者都在对高层建筑的风环境进行研究。
所谓“高层建筑”,联合国教科文组织所属的世界高层建筑委员会在1972年召开的年会上曾建议将高层建筑分为四类:即9~16层最高50米者为第一类;17~25层最高75米者为第二类;26~40层最高100米者为第三类;40层以上高于100米者为第四类高层建筑(超高层建筑)。
我国在上世纪80年代以前,10层以上就称为高层建筑。
但目前的标准已定为:20层左右为中高层建筑;30层,高100米左右为高层建筑;50层,高200米以上为超高层建筑。
国外高层建筑及其群体所造成负面影响——不良风环境问题,甚至风灾,事故频发,不得不引起我们的关注和重视。
国内近几年来建筑物的玻璃幕墙、屋顶搭盖物被大风吹毁的事例也不少。
如上世纪末宁夏回族自治区某宾馆在偶发阵风作用下,一片幕墙玻璃飞落,当场把在宾馆门口迎宾的新娘子砸死。
还有浙江大学逸夫楼在一夜大风劲吹下,所有的幕墙玻璃几乎都被吹毁。
至于台风季节建筑物、结构物、幕墙玻璃及覆盖物等被风吹毁的事例,在沿海城市更是屡见不鲜的事实。
如9914#台风登陆厦门吹倒了厦门会展中心施工塔吊,厦门太古飞机工程公司机库钢板屋面被风掀翻,也是人所共知。
除上述建筑物及其群体在大风中其覆面材料或构件被毁坏的事例外,由于建筑物的体型及其群体布局不当而给行人及地面交通、生活环境等带来的不良风环境影响的事例也更多。
在大风季节时,高层建筑及其群体的布局,可能造成对自身及其周围不良风环境,甚至风灾的课题,已责无旁贷地展现在今日城市规划、建筑设计部门、施工单位的面前。
如同城市中大气污染、噪声污染、光污染、采光权纠纷等环境问题一样,能否在高层建筑的规划与布局伊始,事先就周密地考虑到优化风环境,防范不测风灾,而进行认真的论证和试验,这已成为评估城市建设规划优劣的一个重要衡量指标。
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关 键 词 :高 层 建 筑 ;低 层 建 筑 ;流 场 ;C D;模 拟 F
中 图 分 类 号 :T 3 12 U 1. 文 献标 识 码 :A 文 章 编 号 :10 0 0—8 l 2 1 )O一 2 2— 4 1x(0 0 S 0 1 0
1 4 边界 条件 .
风绕 建筑 的流 动 ,按 三 维不 可 压 缩 湍 流 计 算 , 湍 流模式 选用 标 准 k一8方 程 模 型 。建 筑 物绕 流 的
运 动微分 方 程 ( 均 连 续 方 程 、动 量 方 程 和 标 准 时 k一 湍流模 型 ) 以写 成如 下 的统一形 式 : 可
受低 负压 控制 。冈 3和 冈 4为 2I 高度 处风 速 的分 l l
布云 图及 与 平 均 风 速 的风 速 比 图 ,从 图 中可 以看 出 ,高层 建 筑 的尾 流 对 低 层 建 筑 的 』 场 有 很 大 的 x l 影 响 ,导 致低层 建 筑 群 内部 的流 场 分 布极 不 规 律 , 低 层建 筑 群 迎 风 面 的风 速 及 一 些 建 筑 物 问 的夹 缝
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本 文将 模 拟 高 层 建 筑 在 不 同位 置情 况 下 对 区
域 风环 境 的影 响 ,以 及 对 周 边 低 层 建 筑 表 面 风 压
和 局部 风 流 速 的影 响。考 虑 方 向 的风 向 ,模 拟 了 3种排 列 的情况 :情 况 1为高 层建 筑在低 层 建筑 的上游 ,情 况 2为高 层建 筑在 低层建 筑 的 中间 ,情
第 2 增 刊 5卷
21 0 0年 1 O月
灾
害
学
V0. 5 No S 12 . O 0 t2 0 c . 01
J OURNAL OF CAT TROP AS HOL OGY
基 于 数 值 风 场 的 高 层 建 筑 对 临 近 低 层 建 筑 群 影 响 分 析
秦 彤 ,艾 晓秋 ,翟永梅
( .同 济 大 学 土 木 工 程 学 院 ,上 海 1 20 9 0 02,2 .同济 大学 上 海 防 灾救 灾 研 究 所 ,上 海 209 ) 0 0 2
摘
要 :针 对高层建筑对低层建筑 的风压 、风速分布 的影 响问题 ,选 用标准 一s湍流模 型 ,应用 C D数 值方法 F
模拟高层建 筑影 响下的低 层建筑群的风场 ,侧重模拟分析 了高层建筑 的位置布局 改变对低层 建筑群风速及 风压场
0 概 述
随着社 会 经 济 的建 设 与 迅 速 发 展 ,城 市 的 规 模 日益 扩 大 ,城 市 中高 大 建 筑 的 数 量 和 高 度 也 与 日俱增 ,这 些 高 层 建 筑 物 的存 在 改 变 了周 围 的 气 流 分布 ,造 成 周 围 局 部 区 域 风 速 的 增 大 或 降 低 。 目前 ,高层 建 筑 紧邻 着 低 矮 住 宅 是 比较 普 遍 的 现
1 3 计 算 区域及 网格 划分 . 计 算 区域 的长 ×宽 ×高 取 为 1 1 × 2 0m 9 0m x 4
1 数 值模 拟
1 1 控制 方程 和湍 流模 式 .
4 0m,建筑 群如 图 1所 示 。采 用 非 结 构 化 网格 划 0 分 方法 ,划 分 的 网 格 问 距 从 建 筑 物 边 缘 到 计 算 区 域 边 缘依 次递 加 。
者简单 的布 局 形 式 改 变 ,考 虑 到 房 屋 相 互 间 影 响
的较 少 。因此 ,本 文 从 高 层 建 筑 对 低 层 建 筑 群 风 场 的影 响 出发 ,模拟 了几 种不 同的情况 。
况 3为 高层 建筑 在低 层建 筑 的下游 。计算 的风 压值 以建筑 物 高 度 处 未 受 扰 动 的气 流 动 压 作 为 压 力 参 考 值 ,并经 无量 纲化 后 以风压 系数形 式 给 出。
il ) ne ,进 流 面顺风 向风 速剖 面 : t
( 2 )
的平 均风 速 ,我 国标 准 参 考 高 度 取 1 0m,相 应 的
收 稿 日期 :2 1 0 0 0— 9—2 5 基 金 项 目 :上 海 市 科 委 2 0 0 8年 基 础 研 究 重 点 项 目资 助 ( 8C113 2 0 J 4 80 ) 作 者 简 介 :秦 彤 ( 94一) 18 ,男 ,陕 西 西 安 人 ,硕士 研 究 生 , 主要 从 事 城 市 区域 风 灾 防 御 研 究
其 他参 数 的 物 理 意 义 及 湍 流 模 式 中各 常 数 项 的取
值参 阅文献 [ ] 1。
1 2 计 算工 况 .
象 ,但 是 ,高 层 建 筑 体 型 高 大 ,对 周 围 风 场 的 影
响也 较大 ,由于 建 筑 间强 烈 的 气 动 干 扰 ,住 宅 的
绕 流风 场 异 常 复 杂 。 国 内外 对 建 筑 群 风 环 境 的 数 值 分析 均有 研究 ¨ 。而研 究大 多 限于单 个建 筑 或
i = O+ G k ( ( x C 一 , 、 耋 a盯 1 a x 1 x \ ) 3 )
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式 中 :i =1 ,3分 别 表示 ,Y 坐标 分 量 ; , ,2 ,
增 刊
秦彤 ,等 :基 于 数 值 J 场 的 高 层 建 筑 对 临 近 低 层 建 筑 群 影 响 分析 x 【
21 3
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