群塔布置对冷却塔整体风荷载和风致响应的不同干扰效应

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基于时变内力加权指标的大型冷却塔等效静风荷载

基于时变内力加权指标的大型冷却塔等效静风荷载作者：赵林陈旭展艳艳葛耀君来源：《振动工程学报》2021年第05期摘要：等效静风荷载是对动态风荷载和结构惯性力的拟静力化等价荷载模式，涵盖结构预期动力响应包络值，属结构设计中的荷载效应简化分析环节。

在大跨空间结构抗风设计中，等效准则选取与荷载模式识别是将复杂动力问题转化为拟静力问题的关键步骤。

目前等效静风荷载的评价准则众多，不同准则下的等效模式差异明显，缺少统一的共识性标准。

为了体现不同风致内力响应对结构安全的综合影响，将评价准则由单一的荷载或内力层面拓展到多种内力加权组合层面。

对于钢筋混凝土空间结构，该准则以物理概念清晰的配筋率作为表现形式，并融入结构动力响应时变特征。

以某大型冷却塔为例，在脉动风压加载条件下进行时域分析得到风致结构动力响应时程，根据时变内力加权组合计算结构动态配筋率;从单一内力和内力加权两个层面评价现行规范等效静风荷载的抗风安全冗余度;以配筋包络线为等效目标，反演获得了兼顾多种内力加权组合的等效静风荷载分布模式，阐明了相关算法和等效策略的合理性和工程适用性。

关键词：大跨空间结构; 风荷载; 大型冷却塔; 时变内力加权组合; 动态配筋包络中图分类号： TU393.3; TU312+.1 文献标志码： A 文章编号： 1004-4523（2021）05-0922-12DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2021.05.0051 背景风荷载为引起结构动力响应的随机动态荷载。

结构风致响应分析时常把风荷载人为地划分为平均分量和脉动分量，并分别考虑其对结构的作用。

针对冷却塔这类高耸薄壁空间结构，国内外学者通过现场实测[1⁃2]和风洞试验[3⁃4]研究了表面平均风压和脉动风压分布规律及其对结构响应的影响[5⁃6]。

实际工程应用中为简化分析计算过程[7]，引入了等效静风荷载概念，即在平均风压的基础上进行放大或修正以考虑荷载脉动引起的风振效应，从而将动力问题转化为静力问题。

第十六届全国结构风工程大会报告和分组报告安排

大跨度桥梁 1（7 篇）主持人：刘庆宽黄国庆
华东沿海地区台风风廓线特征的观测事实与分析
方平治、赵兵科、鲁小琴、梁旭东、汤杰
基于风洞试验和 CFD 数值模拟的密集建筑群行人高度风环境
研究李秋胜、李毅、闫渤文开阔地貌台风风场现场实测与
风洞试验应用研究陈伏彬、李秋胜、胡尚瑜、宋
丽莉、傅学怡主被动湍流混合作用的台风场涡旋边界层风速谱特征研究李利孝、肖仪清、周超英、宋
分会场一钝体空气动力学（6 篇）
主持人：何旭辉李永乐
展向剪切流作用下斜置圆柱绕流特性研究杜晓庆、费陈杰、况中华、赵燕
三维方柱流场及风压分布试验研究马文勇、刘庆宽、侯丽倩、刘小兵
基于 POD 方法识别有限长钝体尾流形态王汉封、徐胜金
有限长正方形棱柱尾流中 Karman 涡街的间歇性
王启文、徐萌霞、王汉封
洞试验研究
验研究
李志国、曾加东、李明水
李永乐、向活跃、廖海黎
铁路桥梁钢桁架主梁气动参数
研究之一：静风系数
马存明、邓斌、李龙安
第十六届全国结构风工程大会报告和分组报告安排
时间 8： 30-10:00
8:30
8:45
9:00
9:15
9:30
9:45 10:00-10:
15 10:15-11:
45 10:15
测风塔体对测风数据的影响王丙兰、宋丽莉、陈雯超
“梅花”台风湍流特性垂直分布的实测与分析
姜瑜君、宋丽莉、黄思源、王丙兰
高层建筑群行人高度风环境舒适度评估
杨立国、陈凯、金海
利通广场实测风特性与风致振动分析
吴玖荣、潘旭光、傅继阳、徐安
高阶振型下风荷载的推导邱晖、王建磊

超大型双曲冷却塔风荷载作用影响研究

性质，要按随机振动理论进行结构动力分析。不管需
是风荷载中的平均风还是脉动风，可能会对冷却塔都
造成危害，甚至倒塌，因此对冷却塔风荷载影响作用的研究具有重要的实际意义Ｊ。
就越高，形成大压力差的蒸汽就要使汽轮机末级叶要
备使用，其运行性能对电站的安全经济运行有重要的影响。其中自然通风逆流式双曲冷却塔是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的一种冷却塔结构形式，其热力性能受周边环境因素影响较大，在结构方面尤其在受到侧向风荷载的作用下使得冷却塔】部＿二通风塔筒受力极不均匀。文章通过采用Ａｎｙ有限元数值模拟分析的方法，ｓｓ采用ｂａｅｍ４和ｓｌ６ｏｉ５两种单元对冷却塔整体结构进ｄ行三维建模，并对其进行在风荷载作用下的线性静力分析和屈曲分析。风荷载对于结构的影响相对于其他结构来说，变截面双曲钢筋混凝土薄壳结构对脉动风荷载的影响更为敏感，在设计中不仅需要验算其结构的抗风性能，且对其之间的相互干扰效应故并
也要引起足够的重视。
关键词：冷却塔；数值模拟；计算风工程；有限元分析
中图分类号：Ｕ３２１Ｔ１．文献标识码：Ａ文章编号：６３５８（０２０—２８０１７—７１２１）３０９３
随着我国经济的迅速发展，工业生产与人类日在
壳体动一）男安徽含山人，合肥工业大学硕士生２８《９工程与建设》２１０２年第２６卷第３期

冷却塔塔筒内力影响面与风荷载效应分析

冷却塔塔筒内力影响面与风荷载效应分析张军锋;田家安;辛思远;赵林【摘要】以某大型双曲冷却塔为例,借助塔筒内力的影响面,分析了表面荷载对塔筒内力的影响,便于理解塔筒表面风压分布与内力的关系.研究发现:冷却塔的环向内力和子午向弯矩的影响面具有显著的局部效应,即上述内力仅受所在位置附近荷载的影响;子午向轴力影响面的局部性最弱,即受到整个塔筒高度范围荷载的影响;剪力和扭矩则介于上述两者之间;各个内力影响面的局部性在环向的表现较子午向更为明显,都主要受左右两侧各60°环向范围荷载的影响.正因塔筒内力影响面在环向的局部性,使风荷载作用下的内力环向分布表现出与风压分布类似的特征.%Studies were focused on the influences of shell load on the shell internal forces of hyperbolic cooling towers,and the influence surfaces of internal forces were employed in the illustration.It was found that the influence surfaces of latitude axial force,latitude moment and meridian moment show the striking local effect,or these internal forces are just influenced by the pressure around their locations.The influence surface of meridian axial force shows the minor local effect,or it would be influenced by the pressure along the shell height.The shear force and torque moment are between the former two conditions.Furthermore,the local effects are more profound in latitude than in meridian direction.Due to the latitude local effect of influence surfaces for all internal forces,the latitude distributions of wind pressure and internal forces show great similarities.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P95-99)【关键词】双曲冷却塔;塔筒内力;影响面;风荷载效应【作者】张军锋;田家安;辛思远;赵林【作者单位】郑州大学土木工程学院,郑州450001;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;郑州大学土木工程学院,郑州450001;郑州大学土木工程学院,郑州450001;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文0 引言冷却塔在施工和运行过程中仅承受自重、施工、温度、地震和风共6类荷载,其中风荷载是冷却塔的设计控制荷载,且风荷载也是塔筒仅有的直接荷载作用。

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较

超大型冷却塔结构风振与地震作用影响比较柯世堂;赵林;葛耀君【摘要】超大型冷却塔属于典型风及地震敏感结构,随着塔高的日益增大这两种作用成为设计的控制因素,为了研究这两种作用在不同部位的控制程度,对某超大型冷却塔进行风洞刚体测压和气弹测振试验,通过加载试验获得的塔筒表面风压分布模式和风振系数进行风载作用下结构响应计算,和冷却塔在七度地震作用下的响应进行比较.对比结果表明:环基和塔简响应完全受风振控制,其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值,其中子午向和环向内力从塔底到塔顶逐渐变小,子午向和环向弯矩最大值均出现在塔筒的中部区域.两者对于人字柱的内力影响相差较小,和自重作用共同控制人字柱响应;采用振型分解法计算结构响应需要考虑前300阶的振型影响,而对于风振作用的频域分析只需考虑前30阶模态数即可满足.【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2010(042)010【总页数】7页(P1635-1641)【关键词】冷却塔;风洞试验;地震作用;参振模态【作者】柯世堂;赵林;葛耀君【作者单位】同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学,土木工程学院,上海,200092;同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学,土木工程学院,上海,200092;同济大学,土木工程防灾国家重点实验室,上海,200092;同济大学,土木工程学院,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】TP339;U495.2大型冷却塔作为一种空间薄壁的高耸结构，其主体结构由旋转壳体、支柱和环梁三大部分组成，通常情况下100多米高的冷却塔壳体最小厚度仅有十几厘米.1965年11月英国渡桥电厂的3座高114 m的冷却塔在一阵强风下先后倒塌，以及1973年Ardeer电厂和在1984年 FiddlersFerry电厂的冷却塔再次倒坍，引起了世界各国学者对冷却塔结构安全性研究的重视，已经先后召开了5次关于自然通风冷却塔的国际会议，国际上有许多学者从事冷却塔在强风和地震作用下的安全性研究［1－3］.近几年，国内针对冷却塔抗风问题已展开了较为广泛的研究工作［4－10］，风洞试验为其中有效手段之一，主要采用刚体模型表面同步测压和基底高频天平测力试验方法，北京大学的武际可和魏庆鼎教授较早的对于冷却塔的受力性能和风致振动进行了相关研究［4－5］，同济大学课题组针对传统气弹模型设计方法的不足提出了基于等效梁格法冷却塔气弹模型设计方法［6］，而后对于超大型冷却塔的风荷载特性和风致干扰效应在风洞试验中进行了比较全面的研究［7－9］，浙江大学的孙炳楠教授采用CFD方法对冷却塔进行了单塔和双塔情况下的风荷载模拟［10］.这些研究大多是单独基于风振或地震作用下的分析，对于风载和地震作用下响应的对比分析研究相对较少.为此本文基于某超大型冷却塔(塔高177 m)群塔组合刚体测压模型与气弹模型试验结果，采用有限元和自行编制的频域计算方法，对该超大型冷却塔进行了试验不对称风压作用下的冷却塔响应计算，并和地震作用下响应进行对比分析，得出了一些有益的结论.1 风洞试验1.1 试验设备及模型本试验在同济大学土木工程防灾国家重点试验室TJ－3大气边界层风洞中进行.该风洞为闭口回流式矩形截面风洞，试验段尺寸宽为15 m、高为2 m、长为14 m.按1∶200缩尺比制作冷却塔测外压模型和测内压模型(如图1)，冷却塔及周边其他建筑模型阻塞度小于7%.图1 冷却塔模型大气边界层模拟风场的调试和测定是用丹麦DANTEC公司的Streamline热线风速仪，冷却塔内外表面平均压力与脉动压力测量采用美国Scanivalue扫描公司的DSM3000电子压力扫描阀.信号采样频率为312.5 Hz，每个测点采样样本总长度为6 000个数据.冷却塔测外压模型沿其环向与子午向布置36×12个外表面压力测点.测内压模型沿其环向与子午向布置36×6个内表面压力测点.内外压测点布置见图2.冷却塔周边存在较为密集的工业厂房，建筑物之间的干扰效应不容忽略(见图3).图2 测压模型测点布置(单位:m)图3 某电厂冷却塔工程Ⅰ期、Ⅱ期平面布置图1.2 符号定义冷却塔表面测点i处的压力系数CPi为其中:Pi为作用在测点i处的压力，P0和P∞分别为试验时参考高度处的总压和静压.结构整体阻力系数CD为其中:Ai为第i测点压力覆盖面积，θi为第i测点压力方向与风轴方向夹角，AT为结构向风轴方向投影面积.定义多塔比例系数KD为其中:CDm为给定流场下多塔整体阻力系数极值，CDs为相应流场条下单塔整体阻力系数极值.1.3 实验结果表1给出了不同的冷却塔组合工况在不同的来流风向角下的整体阻力系数均值和最大值以及多塔比例系数的数值，由表1可以看出，工况8下来流角度247.5°是四塔组合时最不利来流角度.在A、B、C、D 4类不同地形、地貌典型工程场地条件下，进行了冷却塔单塔气弹模型风振试验.冷却塔不同高度位置刚度变化较大，风振响应平均位移值亦有明显差别.表2中亦比较了试验与规范风振系数取值，规范值介于试验结果不同位移幅值风振系数取值之间，冷却塔风振系数与平均风振响应、所处塔筒高度及环向位置有关.对于Ⅰ、Ⅱ期冷却塔工程(含周边其他建筑)最不利来流角度(247.5°)来流，气弹模型风振系数和刚体测压试验多塔比例系数均明显超出单塔试验结果约20%～40%.两类试验对比可以说明临近的同等尺寸其他建筑对于冷却塔的干扰效应不容忽略.将刚体测压和气弹测振试验所得到的表面不对称风压和多塔比例系数以及风振系数用作本文冷却塔风载作用输入参数.表1 冷却塔四塔组合最不利来流工况列表1 ) 0.422 0.572 1.179 202.5 2 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期3#塔)中的1#塔0.448 0.551 1.137 180 3 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期3#塔)中的2#塔0.423 0.511 1.053 180 4 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期4#塔)中的1#塔 0.447 0.558 1.151 180 5 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期双塔)中的1#塔0.449 0.555 1.145 180 6 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期双塔)中的2#塔 0.431 0.532 1.097 202.5 7 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期双塔)中的3#塔0.499 0.617 1.271 112.5 8 (Ⅰ期双塔+Ⅱ期双塔)中的4#塔Ⅰ期双塔中的2#塔0.536 0.647 1.333 247.5表2 冷却塔典型场地风振系数试验结果位移区间断面编号测点位置场地类别A BC D 1.71 1.77 1.82 1.94 5 1.62 1.67 1.73 1.83 10～15 cm 迎风向4 1.44 1.501.54 1.64 6 3 1.68 1.74 1.79 1.91 1.97 1.97 1.97 1.98 10～15 cm 5 侧后风向1.84 1.85 1.85 1.86 4 1.62 1.63 1.63 1.64 62.34 2.37 2.38 2.52 5 2.34 2.322.523.29 5～10 cm 其他测点4 2.06 2.19 2.35 2.07 6 3 1.90 2.12 2.12 2.512 地震作用2.1 反应谱根据江苏省地震工程研究院提供的本场地三期扩建工程地震安全性评价工作报告，50年超越概率10%条件下，拟建厂址基岩水平向地震动峰值加速度值为0.087 g;地表水平向地震动峰值加速度值为0.121 g，特征周期为0.5 s，水平地震影响系数最大值为0.3.相应地震基本烈度为VII度.拟建场地覆盖层的平均等效剪切波速为200 m/s，场地土类型属中软场地土，建筑场地类别为Ⅱ类，为可进行工程建设的一般场地.建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)规定，场地设计地震动加速度反应谱取为图4为本文采用江苏省工程地震研究院所提供的场地地表加速度反应谱.地震的激励采用水平向+竖向输入方式，其中竖向反应谱采用相应的水平向反应谱，竖向地震系数取相应水平地震系数的0.65.图4 场地水平地震加速度反应谱2.2 线性反应谱分析线性反应谱分析采用振型分解法，结构总体阻尼采用0.05，考虑到本工程规模超出建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)的适用范围，本文计算结果仅给按SRSS 组合后的水平向、竖向地震组合输入响应，即其中:地震效应折减系数ξ=0.35.3 风载与地震作用对比分析3.1 结构建模冷却塔结构建模采用离散结构的有限单元方法，冷却塔塔壁离散为空间壳单元，顶部刚性环基与环基连接的52对人字柱采用空间梁单元模拟，结构312根桩基础采用空间弹簧单元模拟，弹簧单元一端与环基刚性连接，另一端固结约束.有限元计算模型的总体坐标系以沿高度方向为Z轴，水平向对称结构分别为X轴和Y轴，其中X轴为顺风向，Y轴为横风向，符合右手定则.由此建立如下模型.通风筒壁建立环向416个单元，子午向107(含2个刚性环单元)个单元.冷却塔通风筒特性如表3，冷却塔采用Φ 1 300 mm 52对人字柱，7 500×2 500 mm环基离散为104个空间梁单元，桩基础为Φ 1 000 mm 312根弹簧单元，前4阶动力特性计算分析结果如表4所示.3.2 环基受力性能对比分析冷却塔环基设计截面为7 500 mm × 2 500 mm的矩形连续环形基础，环基离散为104个空间梁单元.计算时基本风压取为0.35 kPa，选择风洞试验测量得到的冷却塔筒体外表面实际压力分布加载，地震作用按七度计算，采用振型叠加法求解，现提供风、地震作用下环基内力对比图(如图5).从图5(a)中可以看出，环基在地震作用下的轴力最值为±1 505 kN，在风载作用下的轴力最值－1 171 kN，且在第20个节点处达到最小值，对应的偏角70°正好是受到群塔干扰后的迎风面正吹风角度.图5(b)到图5(e)分别给出了环基径向剪力与弯矩、竖向剪力与弯矩的对比图，可以明显地看出，这四种内力都是在风载作用下的数值远大于在地震作用下的数值，并且都是在偏角70°时出现最值.环基的轴力受地震和风载共同作用控制，而径向和竖向内力完全由风振控制，并且与地震作用不同的是在不同的角度数值差别较大，设计时应特别注意群塔或周边建筑干扰后的迎风面位置的内力数值.表3 冷却塔通风筒特性离地高度/m 筒壁壁厚/m 中心半径/m 12.216 1.400 67.347 37.405 0.340 59.380 62.594 0.330 51.656 87.784 0.320 45.685 100.378 0.310 43.123 112.973 0.300 41.103 125.568 0.271 39.731 138.162 0.271 39.132 150.757 0.271 39.229 177.150 0.271 39.543表4 冷却塔自振频率和振型描述3.3 人字柱受力性能对比分析52对冷却塔人字柱设计采用Φ 1 000 mm钢筋混凝土柱，采用空间梁单元模拟.对于人字柱来说，主要承受轴力、剪力和弯矩3个内力作用.表5给出不同荷载工况下人字柱受到的最大轴力、剪力和弯矩的数值大小.从表5中可以看出，不管是风载、地震作用还是自重，对于人字柱的轴力、剪力和弯矩的影响不是很大，基本都是在同一数量级，只是在自重的作用下所有人字柱只存在受压的轴力，而对于风和地震作用下同时存在拉力和压力.由于冷却塔是对称的旋转薄壳结构，人字柱受到的弯矩和剪力都比较小，每延米最大弯矩485 kN·m出现在风载作用下，从历史上冷却塔的事故中也发现，大多都是塔筒或是环基出现破坏，很少有人字柱发生破坏的，设计时需要注意的是人字柱和环基及壳体连接部位的构造措施.图5 风和地震作下环基不同内力对比图表5 不同荷载组合人字柱每延米最不利内力及其对应的其他内力数值内力编号组合工况轴向最大压力时轴向最大拉力时最大弯矩时轴力/ kN剪力/ kN弯矩/ (kN·m)轴力/ kN剪力/ kN弯矩/ (kN·m)轴力/ kN剪力/ kN弯矩/ (kN·m) 1－3 846 33 119 －3 611 55 160 －3 611 55 160 2静风－2 773 41 291 2 720 57 339 2 141 71 485 3 温度(冬季) －16 59 197 －16 59 197 －16 59 545 4 温度(夏季) 6 22 96 6 22 96 6 22 178 5地震自重±2 264 ±72 ±422 ±2 264 ±72±422 ±22 464 ±72 ±4223.4 塔筒受力性能对比分析塔筒上的受力是冷却塔设计中最受关注的部分，其受风荷载的空间分布模式影响极大，由于塔筒是空间薄壁高耸结构，其振型极其复杂，要求地震作用时对于高阶振型的贡献问题需要考虑.塔筒环向和子午向内力均按划分的单元数和模板层数给出，子午向内力按每层模板端部内力总共给出106个结果，环向为每层竖向最大内力单元所对应内力值.图6分别给出了子午向、环向的每层最大内力和弯矩的数值对比图，从图中可以看出，对于塔筒这种旋转薄壳结构体系，风载作用下环向和子午向内力都大于地震作用下的内力数值，对于风载和地震作用下子午向和环向内力，从塔筒底部到塔顶逐渐变小，而风载作用下的子午向和环向弯矩最大值则出现塔筒的中部区域，地震作用下的子午向弯矩基本不随高度的变化而改变，地震作用下的环向弯矩最大值也出现在塔筒中部位置.3.5 参振模态数目的影响为了研究参振模态数目对风振作用下响应的影响，利用频域计算方法(自行编制的动力计算程序RSFM)加载风洞试验得到的风压分布模式进行分析.选取风向角为0度，风速为141m/s(相当于风洞中的10 m/s)时的工况进行分析.图7给出了选取不同参振模态数目下的冷却塔喉部位移标准差.可以看出，当参振模态为10时，位移标准差较小，高阶模态对位移的贡献还比较大，当参振模态数目为30时，位移标准差区域稳定，当参振模态为50时高阶模态对位移的贡献已经非常小，所以计算冷却塔风载作用下位移响应时取30个参振模态数即认为可以满足要求.图6 风和地震作用下塔筒不同内力对比图对于地震作用下的响应采用振型分解法，计算发现水平向和竖向质量参与系数最大的振型分别为第33阶和第186阶，因此线性反应谱分析应充分计入高阶振型的效应，本次计算中取前300阶时，X、Y和Z方向的质量参与系数均达到99.9%以上.可以得出，地震作用下的响应计算需要考虑高阶的振型影响，而对于风载作用下的响应计算只需考虑30阶模态数即可满足.图7 参振模态数对位移标准差的影响4 结论1)基于超大型冷却塔0.35 kPa基本风压下风振和七度区地震作用的有限元分析可知，环基主要受风振控制，其在风载作用下的内力数值远大于地震作用下的数值，并且在不同的角度内力差别较大，应注意群塔或周边建筑干扰后的迎风面位置的内力数值.2)不管是风载、地震作用还是自重，对于人字柱的轴力、剪力和弯矩的影响不是很大，基本都是在同一数量级，设计时需要注意人字柱与环基及壳体连接处的构造措施.3)塔筒完全受风振控制，风载作用下环向和子午向内力及弯矩都大于地震作用下的数值，对于风载和地震作用下子午向和环向内力，均从塔筒底部到塔顶逐渐变小，而风载作用下的子午向和环向弯矩最大值则出现塔筒的中部区域，地震作用下的子午向弯矩基本不随高度的变化而改变，环向弯矩最大值也出现在塔筒中部位置.4)采用频域计算结构响应时，地震作用下的响应计算需要考虑300阶的振型影响，而对于风载作用下的响应计算只需考虑30阶模态数即可满足.参考文献:［1］ORLANDO M.Wind-induced interference effects on two adjacent cooling towers［J］.Engineering Structure，2001，23:979－992.［2］NIEMANN H J，KOPPER H D.Influence of adjacent buildings on wind effects on cooling towers［J］.Engineering Structure，1998，20(10):874－80.［3］BUSCH D，HARTE R，KRATZIG W B，et al.New natural draught cooling tower of height［J］.Engineering Structures，2002，24(12):1509－21.［4］武际可.大型冷却塔结构分析的回顾与展望［J］.力学与实践，1996，18(6):1－5.［5］陈凯，魏庆鼎.冷却塔风致振动实验研究［C］//第十一届全国结构风工程学术会议论文集.上海:同济大学出版社，2003.177－182.［6］赵林，葛耀君.双曲薄壳冷却塔气弹模型的等效梁格设计方法和实验研究［J］.振动工程学报，2008，21 (1)，31－37.［7］赵林，李鹏飞，葛耀君.等效静风荷载下超大型冷却塔受力性能分析［J］.工程力学，2008，25(7)，79－86.［8］赵林，葛耀君，许林汕，等.超大型冷却塔风致干扰效应试验研究［J］.工程力学，2009，6(1)，149－154.［9］许林汕，赵林，葛耀君.超大型冷却塔随机风振响应分析［J］.振动与冲击，2009，28(4)，180－184.［10］刘若斐，沈国辉，孙炳楠.大型冷却塔风荷载的数值模拟研究［J］.工程力学，2006，23(1)，177－184.［11］中华人民共和国建设部.GB/T 50102—2003工业循环水冷却设计规范［S］.长春:东北电力设计院，2003.。

模型表面粗糙度对冷却塔风致响应及干扰的影响

第３期邹云峰等：模型表面粗糙度对冷却塔风致响应及干扰的影响３８９大型冷却塔的１∶４基于该气弹模００气动弹性模型，型进行三种粗糙度的单塔和双塔位移测振风洞试验，分析粗糙度对冷却塔风致响应和干扰效应的影响。］德数、斯托罗哈数等。文献［指出，对于冷却塔这种１３自立式结构，气动弹性模型设计时可以忽略重力的影响，即可以不考虑弗劳德数，只要保证柯西数相似即可满足刚度相似要求，即要求如下表达式恒成立：／／（）ＥｅＵ２）ＥｅＵ２）１（ｆｆｍ＝（ｆｆｐ ρ ρ 式中，ＥｅＵ为特征风速。ｆｆ为等效模量， ρ 为空气密度，因此需要冷却塔由旋转薄壳和人字柱支撑组成，考虑壳体与人字柱的刚度相似要求，各项刚度及对应表中Ｅ为弹性模量，的等效模量表达式如表１所示，
ｔ为壳体厚度，Ａ为面积，Ｉ为抗弯惯性 μ 为泊松比，，。矩，为抗扭惯性矩为特征尺寸ＧＬ
图１冷却塔平面布置示意图及风向角定义Ｆｉ．１Ｐｌａｎｓｋｅｔｃｈａｎｄｗｉｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｎｌｅｏｆｃｏｏｌｉｎｔｏｗｅｒｇｇｇ
［７］
对最小负压、背压等Байду номын сангаас冷却塔风压曲线特征值的影响，并给出不同粗糙度下的拟合曲线；Ｐｉｒｎｅｒ比较多种
［８］
糙度条件下冷却塔应变响应进行测量，没有对冷却塔的风致位移进行研究。据本文推导了冷却塔气动弹性模型的相似关系，此相似关系成功设计和制作了某核电站２００ｍ高超

风荷载与结构的风致响应及解决方法

风荷载与结构的风致响应及解决方法摘要：风是一种为人们所熟知的自然现象，影响着生活的方方面面。

而且，风能作为一种可再生的绿色能源也已越来越被重视。

但是，对于结构而言，风对结构的影响可以说都是不利的。

尤其是对于那些质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低的结构，如：大跨度桥梁、超高层建筑、大跨度悬挑屋盖等，风往往是设计的主要控制因素之一。

根据风压随时间变化的特点，其被分解为平均风压和脉动风压两个分量。

不同的风压分量往往会引起结构的不同类型的破坏。

本文将结合若干工程实例，浅谈其破坏类型，并总结相关设计方法。

关键字：风荷载；风敏感结构；风致响应；抗风设计1.自然风1.1. 风的成因空气是由各种气体分子等组成的混合物，是一种流体。

其运动方向是气压的正梯度方向。

只有存在气压差时，才会形成风。

在自然条件下，气压差往往是由于太阳辐射的不均匀、地球上水陆分布的不均匀使空气产生不均匀的升温而造成的。

太阳光照射在地球表面上，使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。

热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种空气的流动就产生了风。

图1-1 全球大气循环1.2. 风的类型根据风的成因的不同，可分为多种类型的风。

以下是一些典型的、对土木工程影响较大的风气候。

大气环流：大气环流是指在全球范围由太阳辐射和地球自传作用形成的大尺度的大气运动，它决定了各地区天气的行程与变化。

其中季风就是由大气环流、海陆分布和大陆地形等多种因素造成的，是以年为周期的一种区域性的大气运动。

这种类型的风作用区域最大、破坏性小，是平时最为常见的一类风。

热带气旋：热带气旋是指在热带或副热带海洋上产生的强烈空气漩涡。

其直径通常为几百千米，厚度为几十千米。

强烈的热带气旋不但形成狂风、巨浪，而且往往伴随发生暴雨、风暴潮，造成严重的灾害。

这种类型的风作用区域较大，持续时间长，而且具有很强的破坏性，是主要的自然灾害之一。

浅析多幢高层建筑物之间的静风力干扰影响

越小。
行研究。
般在两幢高层建筑物间的干扰研究中，据风向分别称为：我们位于上风向的为施扰建筑，位于下风向的为受扰建筑。在研究中用干扰因子来表示建筑物间的相互影响的程度，干扰因子定义为：到干扰作用受下的受扰建筑物与无干扰状态下的该建筑的顺风向静风力底部弯矩之
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浅析多■高层建筑物之间的静冈力干瓤影响
石家庄市房地产经营开发公司张明伟
［摘要］高层建筑结构的显著特点之一是侧向荷栽在结构设计中起着决定性的作用，了地震作用外，除主要的侧向荷载是风荷载，风荷载己成为高层结构的主要设计荷栽之一。城市的日益发展使得高层建筑越来越多，设计中必然要考虑多幢高层建筑问的干在
扰影响。本文基于单幢建筑的风致效应阐述了多幢高层建筑间的干扰效应。
０引言．
随着我国经济的高速发展，国的综合实力得到大幅度提高，我在全国各大城市普遍出现越来越多的高层建筑物和超高层建筑物。之前，人们只是关注～栋高层建筑自身对风荷载的响应，但随着高层建筑的增多，人们发现这些高层建筑之间也是有着密切的影响的。本文先介绍了下单栋建筑的风致效应中最简单的一种，平面为矩形的单栋高层建筑在风荷载作用下的建筑物表面的风压分布。再详细介绍两栋建筑物间的风干扰影响和三栋及三栋以上的建筑物间的风干扰影响。最后介绍了近年来新的研究点：干扰体对上游高层建筑风力的影响。下游１单个矩形截面高层建筑表面的平均风压分布．般设计时对高层建筑静动力风荷载的考虑大概分为两种情况，第一种是体型规则及不太高的高层建筑物：一般仅考虑建筑物顺风向的静动力风荷载；二种是体型复杂的建筑物或超高层建筑：第这类建筑般需要考虑顺风向、横风向、绕竖轴扭转的静动力风荷载… 高层建筑。在顺、横风向的总静力等效风荷载通常处理为由平均、背景和共振分量三部分组成［２１。其中，平均风荷载分量通过准定常理论或风洞试验结果得到，共振静力等效风荷载分量在考虑了结构动力放大效应后根据惯性力法则获得，这两种分量的表述方法概念清楚，物理意义明确，为风工程研究人员所广泛接受，背景静力等效风荷载需根据某种特定的背景响应来给出分布规律，只能对该响应求出精确解，而对其他响应一般均存在误差，且计算繁琐，以直接给出适合于应用的、难风荷载分布的简化公式或拟合公式，不利于工程设计人员理解和应用。建筑物表面的风压分布，在同一平面范围内一般体现为正迎风面为正压，背风面为负压，侧风面风压变化比较复杂。黄本才等从众多的风洞试验和现场的实测结果发现，在纵向，高层建筑截面变化突然的部位较易出现高负压，在平面方向，建筑较突出的棱角附近部位较易出现高负压：在建筑群中，建筑物之间的狭缝处较易出现高负压。另外，筑建物的外轮廓形状一般都是非流线形的，因而流场不可避免地伴随着分离流动、旋涡的脱落和振荡，由此引起结构和流体的藕合振荡，得并使风压分布在考虑风荷载的情况下更加复杂。在风荷载作用下，单栋平面为矩形的高层建筑的风压分布为：（）１建筑物正面：风压为正值（表示压力）上大下小，，最大值位于建筑物２３高度处。主要形成原因是建筑物正面受来流撞击。／（）２建筑物背面：压为负值（风表示风吸力）建筑物背面的风吸力，较均匀。主要是由建筑物背面分离流形成的漩涡所致。（）３建筑物侧面：风压为负值，近来流的边缘附近风吸力较大。靠主要是由建筑物侧面分离流形成的漩涡所致。在建筑物的两个侧面，风压分布相同，由于平均风压方向相反，总的横向水平升力相互抵消。故（）４建筑物顶面：风压为负值，靠近来流的边缘附近风吸力较大的现象更明显。主要是由建筑物顶面分离流形成的漩涡所致。２多幢高层建筑间的干扰．在多幢高层建筑间的风干扰研究中，以两幢相同的建筑物间的风干扰最为简洁明了地体现多幢高层建筑物间的风干扰现象。但也有其局限性，因而在此基础上还需对三个及三个以上的多幢高层建筑物进

基于完全气动弹性模型的冷却塔干扰效应风洞试验研究

ｉｎｔｈｅｔｏｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｔｈｅｌａｒｇｅｓｔａｖｅｒａｇｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｄｏｗｎｓｔｒｅａｍｔｏｗｅｒｒｅｄｕｃｅｄｄｕｅｔｏｔｈｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｕｐｓｔｒｅａｍｔｏｗｅｒｗｈｅｎｔｈｅｔｏｗｅｒｓｗｅｒｅ” ｉｎｔａｎｄｅｍ” ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｉｎｄ — ｉｎ — ｄｕｃｅｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｎａｄｄｉｔｉｏｎｏｎｒｏｏｔｏｆｖａｒｉａｎｃｅｗｈｉｃｈｍａｄｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒｅｓｐｏｎｓｅｂａｓｉｃａｌｌｙｉｄｅｎｔｉｃａｌｔｏｔｈｅｓｉｎｇｌｅｔｏｗｅｒ．Ａｌｓｏ，ｔｈｅｍａｘｒｅｓｐｏｎｓｅｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｗａｓｆｏｕｎｄｗｈｅｎｔｈｅｔｏｗｅｒｗａｓｉｎｔｈｅｗａｋｅｏｆｕｐｓｔｒｅａｍｔｏｗｅｒ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｄｅｆｉｎｅｄｂｙｔｈｅｍａｘｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｔｏｗ— ｅｒｃｏｕｌｄｇｕａｒａｎｔｅｅｔｈｅｍａｘｒｅｓｐｏｎｓｅｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｌｏａｄｓｅｑｕａｌｔｏｓｉｎｇｌｅｔｏｗｅｒｌｏａｄｓｍｕｌｔｉｐｌｉｅｄｂｙｔｈｅｉｎ — ｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｇｒｏｕｐｔｏｗｅｒｓ，ａｎｄｔｏｔｈｅｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｔｏｏｋｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｗｉｎｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｂａｓｉｃａｌｌｙｉｎａｃｃｏｒｄａｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｖａｌｕｅｉｎｃｏｄｅ．

大型冷却塔的风致振动响应数值分析

１．２脉动风压
计算作用在冷却塔表面的脉动风压，首先需要得到冷却塔表面的脉动风速分布规律。
１．２．１脉动风速时程ＡＲ模型脉动风速的ＡＲ模型可包含随机性、时间相关性、空间相关性等自然风特性。用ＡＲ模型生成Ｍ个点
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｎｄｌｏａｄｉｎｇｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｌｏａｄｓｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｌａｒｇｅｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒ．Ｔｈｅｗｉｎｄｉｎｄｕｃｅｄｄｙ－ｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｏｗｅｒｃａｎｂｅｅｖａｌｕａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｗｉｎｄｓｌｏａｄｖｉａｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｎｕ－ｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｌａｒｇｅｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎａｕｔｏ－ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ（ＡＲ）ｍｏｄｅｌｂｅｌｏｎｇｅｄｔｏｌｉｎｅａｒｆｉｌｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｈａｓｂｅｅｎｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｎｇｗｉｎｄｐｒｅｓ－ｓｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｒｏｕｎｄｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｏｗｅｒｃａｎｂｅｃｏｍｐｕｔｅｄｂｙＡＲｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎｉｔｉｓａｃｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｏｗｅｒｔｏｇｅｔｈｅｒｗｉｔｈａｖｅｒａｇｅｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｏｗｅｒｉｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎｂｙｆｉ－ｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓｆｏｕｎｄｅｄｂｙｓｔｏｃｈａｓｔｉｃｗｉｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒｃｏｒｒｅｃｔｌｙ．Ａｎｄｉｔｉｓｕｓｅｆｕｌｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｗｈｅｎｔｈｅｈｅｉｇｈｔｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂｅｙｏｎｄｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒ；ｐｕｌｓａｔｉｎｇｗｉｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅ；ａｕｔｏ－ｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅｍｏｄｅｌ；ｗｉｎｄｉｎｄｕｃｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ

双曲冷却塔风致响应机理分析

双曲冷却塔风致响应机理分析田永胜;丁大益;邹云峰;何旭辉;陈政清;牛华伟【摘要】风荷载是冷却塔设计的控制性荷载,风致干扰作用下结构的安全性更是人们关注的重点.基于冷却塔相关设计规范中风压设计曲线的Fourier级数表达式,分析各阶谐波对阻力系数和风致响应的贡献,并以某核电站200m高冷却塔为例,通过有限元方法对冷却塔风致响应机理进行详细分析与验证.研究成果为认识此类超大型冷却塔风致响应机理和正确选择考察冷却塔风致干扰效应的方法提供参考与依据.%Wind loading is the control load in the design of cooling towers, and wind-induced interference attracts more attention of people. Based on the Fourier-series expression of pressure curves given in the relevant specifications, the contributions of each harmonic to both drag coefficient and wind-induced response were analyzed. Taking a 200 m high cooling tower for example, the mechanism of wind-induced response of cooling towers was analyzed and verified using finite element method. The present results reveal further insight into the mechanism of wind-induced response of cooling towers, and provide a reference for selecting appropriate method to investigate wind-induced interference of cooling towers.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)007【总页数】7页(P1803-1809)【关键词】冷却塔;风致响应;风荷载;风压曲线;阻力系数;风致干扰【作者】田永胜;丁大益;邹云峰;何旭辉;陈政清;牛华伟【作者单位】中国五洲工程设计集团有限公司,北京 100053;中国五洲工程设计集团有限公司,北京 100053;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075;湖南大学风工程试验研究中心,湖南长沙 410082;湖南大学风工程试验研究中心,湖南长沙 410082【正文语种】中文【中图分类】TU311.3冷却塔是普遍用于火电厂与核电站中循环水冷却的重要构筑物。

大型冷却塔塔群效应的研究与探讨

年我国对茂名 3 500 m2 冷却塔表面风压进行了实测 ;1987 年对石景山 6 000 m2 冷却塔表面风压进行了实测. 20 世纪 80 年代至今孙天风和顾志福等对冷却塔群塔布置进行了系统的研究 ,研究的核心之一是干扰效应和雷诺数效应.
近年来 ,我国兴建了许多超大型冷却塔构筑物 ,淋水面积为 9 000～13 000 m2 ,塔高为 150～ 180 m ,塔高已突破了现行规范 ≤165 m 的限制 ,组合形式由单、双塔向更加复杂群体布置形式发展.
风洞模型实验是否能正确反映原型实际承受的风压分布状况 ,关键是看能否充分考虑缩尺实验模型的雷诺数效应与原型之间的差异 ,这种差异不仅表现为冷却塔表面阻力系数的变化 ,表面绕流压力分布及其分离点的位置、St ro uhal 数等参数. 若能充分模拟雷诺数效应后 ,方可进行冷却塔的大气边界层风洞模拟实验 ,才能为合理的设计、施工提供可靠的技术支持.
(1)
其中 , p (θ, z) 是一定时间 T 内的平均值 ; p′(θ, z ; t)
是随机脉动值 ,其均方根值σp 定义为
∫ σp =
lim 1
T
[ p′(θ, z ; t) ]2 d t
2. 1 实验满足的相似条件 (1) 几何相似. 几何相似性要求模型的各几何尺寸和原型之
间要满足相同的缩尺比. 对于刚性模型实验 ,由于风压分布取决于冷却塔的外形 ,因此刚性模型在外形上和原型应保证一致 ,而不必考虑壳体厚度、模型材料等 ;若直接测量风荷载引起的壳体应力等 , 则须制作“空气弹性模型”,除外形外 ,要做到壳体厚度、材料密度等的相似.
Abstract : The difference is recognized bet ween single tower and gro up tower s by t he actio n of wind. Si2 milit ude co nditio ns to satisf y experiment and simulated Reynolds number effect and character of wind p ressure upo n tower surface will be discussed t hro ugh experiment of measured p ressure acting o n cooling tower model . The experimental co nditio n and experimental met hod will be p ut forward o n co nditio n of gro up tower s effect and co mplex building all aro und. It co mes o ut infectio n coefficient of wind p ressure bet ween single tower and gro up tower s. The arrangement of center distance bet ween gro up tower s is 1. 5 d o r 1. 8 d o r 2. 0 d acco rding as experimental mo del and st udy result . It will op timize arrangement of gro up tower s and sum up t he infectio n of cooling tower s design of gro up tower s. Key words : large cooling tower ; wind t unnel experiment ; gro up towers effect ; optimized arrangement ; st ruct ural design

双曲冷却塔结构规范风荷载标准值对比

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ＤＬ／Ｔ５３３９—２００６（Ｃｈｉｎａ），ＢＳ４４８５－４：１９９６（Ｂｒｉｔｉｓｈ），ＶＧＢ－Ｒ６１０Ｕｅ：２００５（Ｇｅｒｍａｎｙ）ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｃｏｄｅｓａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｎｏｍｉｎａｌｖａｌｕｅｏｆｗｉｎｄｌｏａｄｏｎｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄａｌｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒｗｅｒｅｓｕｒｖｅｙｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｂａｓｉｃｗｉｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｗｉｎｄｐｒｏｆｉｌｅ，ｉｎｔｅｒｎａｌａｎｄｅｘｔｅｒｎａｌｓｔａｔｉｃｗｉｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｌａｔｉｔｕｄｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｇｕｓｔｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒ，ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒａｎｄａｌｓｏｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｍ．Ｔｈｒｅｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄａｌｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒｓｗｅｒｅｔａｋｅｎａｓｅｘａｍｐｌｅｓｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅｇｕｓｔｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒｆｒｏｍｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｄｅｓ，ａｎｄａｄｅｔａｉｌｅｘａｍｐｌｅｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｎｏｍｉｎａｌｖａｌｕｅｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔａｔｉｃｗｉｎｄｌｏａｄａｎｄｔｈｅｌｏａｄｅｆｆｅｃｔｓ．ＲｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｏｍｉｎａｌｖａｌｕｅｐｒｏｆｉｌｅｏｆｌｏａｄｏｆＤＬａｎｄＶＧＢａｒｅｃｌｏｓｅｂｕｔｍｕｃｈｌｅｓｓｔｈａｎＢＳｏｗｎｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｆｒｏｍｔｈｅｄｅｓｉｇｎｂａｓｉｃｗｉｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｐｒｏｆｉｌｅａｎｄｔｈｅｇｕｓｔｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒ．Ｔｈｅｍｅｒｉｄｉａｎｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｌａｔｉｔｕｄｅｍｏｍｅｎｔｅｘｔｒｅｍｅｖａｌｕｅｓｉｎｍｉｄｄｌｅ－ｌｏｗｅｒｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｈｅｌｌｏｒｉｇｉｎａｔｅｆｒｏｍＢＳａｎｄＶＧＢｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｔｈｅｍｅｒｉｄｉａｎｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｌａｔｉｔｕｄｅｍｏｍｅｎｔｅｘｔｒｅｍｅｖａｌｕｅｓｆｒｏｍＢＳａｒｅ１．４ｔｉｍｅｓａｎｄ１．１ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｏｓｅｆｒｏｍＤＬａｎｄＶＧＢ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｐｅｒｂｏｌｏｉｄａｌｃｏｏｌｉｎｇｔｏｗｅｒ；ｃｏｄｅ；ｎｏｍｉｎａｌｖａｌｕｅｏｆｗｉｎｄｌｏａｄ；ｇｕｓｔｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒ；ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｅｆｆｅｃｔｆａｃｔｏｒ

双塔情况下冷却塔风荷载的数值模拟

第41卷第6期2007年6月浙　江　大　学　学　报(工学版)Journal of Zhejiang University (Engineering Science )Vol.41No.6J un.2007收稿日期:2006-02-22.浙江大学学报(工学版)网址:/eng基金项目:国家自然科学基金资助项目(50608063).作者简介:沈国辉(1977-),男,浙江台州人,博士,副教授,主要从事结构风工程研究.E 2mail :ghshen @双塔情况下冷却塔风荷载的数值模拟沈国辉1,刘若斐2,孙炳楠1,3(1.浙江大学土木工程学系,浙江杭州310027;2.浙江工业大学建筑设计研究院,浙江杭州310014;3.浙江大学宁波理工学院,浙江宁波315100)摘　要:为研究双冷却塔的干扰效应,采用计算流体动力学(CFD )方法分析了在不同塔间距和风向角情况下冷却塔的风荷载分布规律.计算单座冷却塔的风荷载并与规范数据进行比较,结果验证了CFD 方法用于模拟冷却塔风荷载的可靠性.算例分析表明,在固定双塔间距条件下,后塔阻力系数随风向角增大呈递增趋势,并当双塔平行排列时达到最大;当双塔前后排列时,后塔阻力系数随塔间距增大而逐渐增大,并趋向单塔结果;当双塔平行排列时,应尽量避免塔间距为1.1～1.4倍冷却塔底面直径,此时干扰效应极其显著.关键词:冷却塔;风荷载;数值模拟;干扰效应;阻力系数中图分类号:TU312.1 文献标识码:A 文章编号:1008-973X (2007)06-1017-06Numerical simulation of wind load on cooling tow ersunder double 2tow er conditionS H EN Guo 2hui 1,L IU Ruo 2fei 2,SUN Bing 2nan 1,3(1.Department of Civil Engineering ,Zhej iang Universit y ,H angz hou 310027,China;2.A rchitectural Desi gn and Research I nstitute ,Zhej iang Universit y of Technolog y ,Hangz hou 310014,China;3.N ingbo I nstit ute of Technology ,Zhej iang Universit y ,N ingbo 315100,China )Abstract :Comp utational fluid dynamics (CFD )met hod was employed to clarify t he interference effect of double cooling towers wit h different tower distance and wind azimut h.The wind load on single tower was obtained by CFD simulation ,and t he capariso n of t he simulation result s wit h t he Codes verified t he ration 2ality of CFD met hod.The simulation of double 2tower implies t hat t he drag coefficient of rear tower increa 2ses wit h increasing wind azimut h and reaches maximum value at side 2to 2side arrangement under fixed tow 2ers ’distance.When two towers are arranged in tandem ,t he drag coefficient of rear tower increases wit h increasing towers ’distance ,and inclines to the results of single tower.The towers ’distance of 1.1—1.4times of tower base diameter at side 2to 2side arrangement should be avoided due to the worst interference effect.K ey w ords :cooling tower ;wind load ;numerical simulation ;interference effect ;drag coefficient 大型风筒式冷却塔是一种双曲线型钢筋混凝土薄壁建筑物,对于这种体积巨大、壁厚极薄的建筑,风荷载是主要的控制荷载之一.由于冷却塔体型独特,作用于其上的风荷载相当复杂.在实际设计中常用的是双塔形式,在双塔情况下由于相互气动干扰的存在,冷却塔上的风荷载更加复杂.工业循环水冷却设计规范[1]仅给出在单体情况下冷却塔的平均风压分布系数公式,对于双塔情况该规范建议采用风洞试验的方法来获得平均风压分布系数.顾志福等人[2]进行了北京郊区石景山电厂冷却塔在双塔情况下的风洞试验研究,张彬乾等人[3]对陕西某超高冷却塔进行了单体和双塔情况下的风洞试验,分析了在双塔情况下的干扰效应.在双塔情况下由于形体、风向角、塔间距的变化使得工况繁多,风洞试验能够完成的工况有限,因此需要开发一种新的解决途径.随着计算机技术的发展,计算流体动力学(comp utational fluid dynamics,CFD)在结构风工程中已经得到了广泛的应用[426].采用CFD方法可以按照结构的实际尺寸进行计算,避免了风洞试验只能进行缩尺试验的不足.CFD方法成本低、速度快、资料完备,并具有模拟真实和理想条件的能力.本文采用CFD方法针对双塔情况下的冷却塔进行了数值模拟计算,获得在不同塔间距和风向角下冷却塔的风荷载分布规律,通过分析阻力系数进行双塔的干扰效应研究.1　数值计算的基本理论1.1　计算模型CFD中最常用的湍流模型是标准k2ε模型,其控制方程为U j 5U ix j=-1ρ5p5x i+55x jυ5U i5x j+55x j(-u′i u′j),(1)5U i5x i=0.(2)式中:U i为平均速度分量,p为压力,ρ为空气密度,υ为气流运动黏性系数,u′i u′j为Reynold应力项.为使方程封闭,需要建立u′i u′j与平均速度分量U i之间的关系,在标准k2ε模型中,该关系为u′i u′j=23kδij-2CμkS ij.(3)式中:δij为Kronecker符号函数,Cμ为经验常数,S ij 为偏应力.那么湍流动能k和湍流动能耗散率ε的控制方程为　U j 5k5x j=55x jυ+C kk2ε5k5x j-u i u j5U i5x j-ε,(4)　U j 5ε5x j=55x jυ+Cεk2ε5ε5x j-Cε1εku i u j5U i5x j-Cε2ε2k.(5)式中:Cμ=0.09,C k=0.09,Cε=0.07,Cε1=1.44, Cε2=1.92[7].标准k2ε模型引入了各向同性湍流黏性假设,即Cμ为常数.为了克服这个缺陷,很多新的模型被提出,较为常用的是可实现的k2ε(realizable k2ε)湍流模型,它的改进主要体现在Cμ的计算和耗散率的控制方程上.Cμ是通过控制方程计算获得,它并不是常数,耗散方程可以写为与湍流动能无关的形式[7]:Cμ=1/A0+A s U3kε.(6)同时耗散率方程为5(ρu iε)x i=55x iη+ηtσε5ε5x i+c1ρSε-c2ρε2k+vε.(7)式中各参数的定义可以参考文献[7].在计算风工程的模拟应用中,可实现的k2ε模型比标准k2ε模型具有更高的精度,因此在本文计算中选用前者.1.2　近壁面的处理在近壁面,湍流流动受到显著的影响,这种情况的处理在很大程度上决定了整个数值模拟结果的准确性.可实现的k2ε模型一般只适用于湍流的核心区域,对于近壁面需要采取另外的处理措施.本文采用非平衡壁面函数法(non2equilibrium wall f unc2 tions)来处理近壁面的湍流状态.大量的试验表明,流场的近壁面区域由内向外可以大致分为黏性底层、混合层和完全发展的湍流层3层.非平衡壁面函数法对黏性底层不进行求解,而是使用半经验公式计算k、ε和切向速度,将其和完全发展的湍流区域联系起来,进而求解出整个流域.相比于标准的壁面函数法,非平衡壁面函数法由于具有对压力梯度和偏移平衡点进行部分说明的能力,对包含脱流、回流和冲击的复杂流动有更好的描述.2　风荷载的数值模拟计算采用CFD方法对双塔情况下的冷却塔在不同塔间距和风向角的风荷载进行了数值模拟.首先对双塔情况下的冷却塔参数进行定义.塔间距D S= N/D,其中N为两塔中心距,D为冷却塔底面直径;β为来流风向角(假定后塔固定,变化前塔的位置,取来流方向与2个塔中心连线的夹角);θ为纬向角,为冷却塔测点沿圆周方向的角度;h为测点所在的高度.具体参数定义参见图1和2.图1　冷却塔立面图Fig.1　Vertical view of cooling tower8101浙　江　大　学　学　报(工学版) 第41卷　图2　双冷却塔平面布置图Fig.2　Plane arrangement of double cooling towers2.1　几何模型某工程拟建的冷却塔为双塔结构,淋水面积初步确定为14000m 2,塔高185m ,底部直径接近150m ,双塔并列排列.由于该冷却塔为超高、超大结构,同时属于双塔情况,工业循环水冷却设计规范[1]给出的单体情况下冷却塔的平均风压分布系数已不适用.同时当考虑风荷载时,设计方希望了解一些定量信息,如塔间距、风向角对风荷载的影响等.本文采用CFD 方法研究在双塔情况下冷却塔的风荷载随风向角和塔间距的变化.参照设计部门给出的初步设计图纸,按实际尺寸建立了计算模型.冷却塔是曲面形状的三维壳体,从几何上来看,是由平面的双曲线绕轴旋转而成,冷却塔母线由一系列的离散点拟合而成,冷却塔的几何尺寸如图3所示.图3　某电厂冷却塔通风筒的几何尺寸图Fig.3　Physical dimensions of cooling tower ’s airf unnel of a power plant2.2　网格划分由于该结构体型复杂,在对计算区域划分网格时采用非结构的四面体网格,在靠近建筑物表面采用加密的网格形式.网格尺寸由内往外逐渐增大,在靠近建筑物表面区域,使用过渡的棱柱体网格.在单塔情况下,分别对冷却塔采用不同大小的网格划分,整体网格数分别为80万和103万,计算发现2种网格划分得出的结果差别不大.因此本文对冷却塔采用80万总数的网格划分方案.在双塔情况下网格数大致为100万～130万,网格划分如图4和5所示.2.3　边界条件和离散格式进流面选用速度入口,其风速随高度的分布服从指数律:U z =U 0(z/z 0)α.(8)式中:z 0、U 0分别为参考高度和参考高度处的风速,地面粗糙度系数α取0.16.入口处的湍流强度为I u =A 0(z/H )-α-0.05.(9)式中:A 0为常数,H 为参考高度.要求距离地面30m 高度处湍流强度达到16%.速度和湍流强度的分布通过编写UDF 程序在边界条件中得到实现.计算采用3D 单精度、分离式求解器,空气模型选用理想气体(ideal 2gas )模型,对流项的离散采用精度较高的二阶迎风格式,速度压力耦合采用SIM 2PL EC 算法.2.4　数据处理当模拟大气边界层的气流时,风速随高度变化,冷却塔表面各点的压力系数定义为C p i (θ,z )=(p i (θ,z )-p ∞(z ))/q ∞(z ).(10)式中:p i (θ,z )表示冷却塔高度为z 、纬向角度为θ时的风压,p ∞(z )为高度z 处无穷远的来流静压,q ∞(z )为高度z 处无穷远的来流动压.根据定义(10),本文中的压力系数与荷载规范中的体型系数[8]、水冷却规范中的平均风压分布系数[1]是同一个概念.为了分析塔身的整体受力情况,引入单位高度9101第6期沈国辉,等:双塔情况下冷却塔风荷载的数值模拟某截面的阻力系数C D 来表征塔身在顺风向所受的风压力,其计算公式为C D =∫C p icosφd AA .(11)式中:A 为冷却塔单位高度上截面的受力面积,φ为测点表面的法线方向.3　计算结果分析3.1　单塔情况计算结果与规范数据的比较采用CFD 方法计算单座冷却塔的压力系数.图6给出了单座冷却塔在不同高度处压力系数的分布.可以看出,相比于中间高度(60～150m ),在30m 高度处截面压力系数的绝对值均稍大;在180m高度处截面压力系数的正压区稍小,负压区变化较大,呈现三维流特征.在中间4个高度处,截面压力系数变化不大,呈现出一定的二维流特征.中间某截面的压力系数,基本能够反应整个冷却塔的风压分布特征,因此本文采用120m 高度处的压力系数进行研究,并利用该截面处的压力系数计算截面阻力系数.图6　单座冷却塔不同高度处的压力系数分布Fig.6　Distribution of pressure coefficients at differ 2ent height under single 2tower condition在建筑结构荷载规范[8]中给出了圆截面的体型系数.在工业循环水冷却设计规范[1]中给出了单座冷却塔平均风压分布系数的计算公式:C p (θ)=∑mk =0αkcos (k θ).(12)式中:αk 为规范给出的拟合系数.根据规范[1],当m =7时的8个拟合系数分别为-0.4426,0.2451,0.6752,0.5356,0.0615,-0.1384,0.0014,0.0650.图7给出了单座冷却塔在120m 高度处的压力系数沿纬度方向的变化,并与建筑结构荷载规范[8]中圆截面的数据和水冷却规范[1]中的数据进行比较.由图7可知,冷却塔在120m高度处的压力系7　单座冷却塔压力系数的计算结果与规范数据的比较Fig.7　Comparison between calculation results ofpressure coefficients under single 2tower condition with Codes data数相比于上述2个规范中的数据,除了在气流分离区域外,在其他区域上三者数据吻合较好.采用CFD 方法模拟得到的流动分离点比水冷却规范[1]的数据大约沿纬向滞后20°,同时平台区缩短,最大正、负压的绝对值均增大.主要原因可以归结为以下几个方面:1)由于水冷却规范[1]数据是根据风洞试验和实测得到的,冷却塔表面的粗糙度与CFD 方法的设定值不一致,尤其对于圆截面,表面粗糙度不同会导致雷诺数变化,因而造成分离点的变化;2)由于CFD 理论中的湍流模型参数是经验值,在具体工程应用中可能尚需进一步的完善;3)边界条件设置的数值处理方法以及网格疏密分布都会产生一定的影响.3.2　双塔在固定塔间距下的干扰效应在实际工程中,冷却塔常常以塔群的形式(以双塔居多)存在.冷却塔的相对位置必然会影响绕塔体的气流及作用于其上的风荷载.工程中常将双塔塔间距固定为D S =1.44.本文首先将双塔塔间距固定为1.44,对双塔进行建模,在风向角β=0°、5°、10°、20°、30°、50°、70°、90°时进行风荷载模拟计算.分析发现,前塔背风面的压力系数由于后塔对气流的阻挡作用,由负压变成了正压.但是当改变塔间距和风向角时,前塔的风压变化并不明显,这个现象与Or 2lando [9]的结论一致,因此本文重点研究在不同塔间距下后塔的风压变化.图8给出了后塔阻力系数随风向角的变化曲线,可以看出,随着风向角的增大,阻力系数逐渐增大.当风向角为70°和90°时,后塔阻力系数分别为0.255、0.272,比单塔情况(0.236)分别大了8%、15%,这说明双塔在90°风向角下冷却塔所受到的顺风向风压较单塔不利,且在90°风向角下后塔阻力系数最大.因此,双塔在90°风向角下,即平行排列处于最不利位置.在对渡桥电站的事故分析中,也认为冷却塔破坏的一个主要原因是由201浙　江　大　学　学　报(工学版) 第41卷　图8　后塔阻力系数随风向角的变化曲线F ig.8　Change of drag coefficient of rear tower w ith azimuth于狭缝效应的存在,导致后面的塔所受到的力过大而引起破坏.图9给出了后塔在120m 高度处当纬向角分别为0°、90°、180°、270°时测点压力系数随风向角的变化情况.可以看出:1)随着风向角的变化,纬向180°测点压力系数的变化情况不大,其他测点的变化较大,说明背风面测点由于不受前塔尾流的直接作用,变化不大;2)纬向90°和270°测点的变化情况不一致,这是由于前塔的干扰作用在空间分布的不对称引起的,且纬向270°测点处于被遮挡的一边,故风压绝对值较小;3)风向角越大,则压力系数的变化越平缓.顾志福等人[2]研究发现,风向角较大的双冷却塔的互相干扰是一种邻近干扰作用,影响程度不大;而当风向角为0°或者小角度时,后塔直接处于尾流区内,影响程度较大.由于双塔在0°(前后排列)和90°(平行排列)情况下干扰作用(0°为尾流作用,90°为狭缝效应)最为显著,下面针对这2种情况分别进行讨论.图9　后塔120m 高度处压力系数随风向角的变化曲线Fig.9　Change of pressure coefficient of rear towerwith azimuth at 120m height3.3　双塔0°风向角(前后排列)后塔的风荷载当双塔塔间距增大时,后塔受到的影响逐渐减弱.因为在0°风向角时后塔受到的影响最大,所以0°风向角对塔间距的变化最敏感.本文分析了冷却塔在0°风向角情况下不同塔间距对冷却塔风荷载的影响.图10给出了冷却塔后塔阻力系数随塔间距(D S =1.5～6.5)的变化情况,其中横线的值为单塔的阻力系数.图11给出了单塔和双塔在塔间距分别为1.5、3.5和5.5时于120m 高度处后塔的压力系数.从图10中阻力系数的变化趋势来看,随着塔间距的增大,后塔逐渐脱离前塔的尾流区,阻力系数增大,并逐渐向单塔的值逼进;随着塔间距的变化,阻力系数的增大速率变小.从图11的压力系数曲线可以看出,随着塔间距的增大,压力系数曲线的形状逐渐向单塔曲线逼近.3.4　双塔90°风向角(平行排列)的风荷载双塔在90°方向角下阻力系数达到最大,且由于狭缝效应的存在,塔间风速较单塔时大,气流运动状况复杂.图12给出了冷却塔阻力系数随塔间距(D S =1.5～5.5)的变化情况,其中横线的值为单塔的阻力系数.图13给出了单塔和双塔在塔间距分别为1.1、2.5、4.5时于120m 高度处的压力系数.从图12中阻力系数的变化速率来看,随着塔间距的增大,当D S =1.1～1.4时,阻力系数曲线下降得最快;当D S =1.5～3.0时,阻力系数曲线下降得较快;当D S >3.0后,阻力系数曲线下降缓慢.从图131201第6期沈国辉,等:双塔情况下冷却塔风荷载的数值模拟中的压力系数曲线来看,在塔间距较小(D S=1.1)的情况下,两塔之间部分塔身的压力系数(绝对值)比单塔情况大,而在其他塔间距下,冷却塔压力系数与单塔情况差别不大.因此,当D S<1.4时,可以认为冷却塔处于狭缝强干扰影响区,两塔之间的狭缝效应非常明显,这种干扰情况是很严重的,应该尽量避免;当D S>3.0后,可以认为冷却塔处于弱影响区,相邻塔的气动干扰作用非常小;当D S= 1.5～3.0时,可以认为冷却塔处于相对弱影响区,干扰情况介于以上两者之间.4　结　论(1)提出了冷却塔风荷载的CFD数值模拟方法,获得了单座冷却塔的压力系数,并与规范数据进行了比较,两者结果比较接近,说明该方法是合理、有效的.(2)在双塔固定塔间距条件下,后塔阻力系数随风向角的增大呈递增趋势,在90°风向角(平行排列)时达到最大,该位置是后塔受风的最不利位置,该结论也可以从典型测点的压力系数变化中得到验证.(3)双塔在0°风向角(前后排列)情况下,随着塔间距的增大,后塔逐渐脱离前塔尾流区,阻力系数逐渐增大,但增大趋势逐渐变缓,最后向单塔情况逼近.(4)双塔在90°风向角(平行排列)情况下,两塔之间产生狭缝效应,当塔间距为1.1～1.4、1.5～3.0和大于3.0时,冷却塔相继处于狭缝强干扰影响区、相对弱影响区和弱影响区.狭缝强干扰作用由于狭缝间(即1.1～1.4倍塔底直径)产生很大的空气流速,冷却塔受风非常不利,设计时应该避免.参考文献(R eferences):[1]G B/T5010222003工业循环水冷却设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.[2]顾志福,孙天风,陈强.两个相邻冷却塔风荷载的相互作用[J].空气动力学学报,1992,10(4):519-524.G U Zhi2fu,SUN Tian2feng,CHEN Qiang.Interference ofwind loading between two neighboring cooling towers[J].A cta A erodynamica Sinica,1992,10(4):519-524.[3]张彬乾,李建英,阎文成.超大型双曲冷却塔双塔干扰的风荷载特性研究[J].流体力学实验与测量,2003,17: 93-97.ZHAN G Bin2qian,L I Jian2ying,YAN Wen2cheng.In2 vestigation on interrelation of wind load for double super large hyperbolic cooling tower[J].Experiments and Measurements in Fluid Mechanics,2003,17:93-97. [4]SCHMID T S,T HIEL E parison of numericalmethods applied to the flow over wall2mounted cubes [J].International Journal of H eat and Fluid Flow,2002, 23(3):330-339.[5]杨伟,顾明.高层建筑三维定常风场值模拟[J].同济大学学报,2003,31(6):649-651.YAN G Wei,GU Ming.Numerical simulation of steady flow around a3D high2rise building[J].Journal of T ongji U niversity,2003,31(6):649-651.[6]陈素琴,顾明,黄自萍.低雷诺数下交错放置的两方柱干扰的数值计算[J].同济大学学报,2004,32(11):1466 -1470.CH EN Su2qin,GU Ming,HUAN G Zi2ping.Numerical computation of low Reynolds numbers flow around two square cylinders in staggered arrangement[J].Journal of T ongji U niversity,2004,32(11):1466-1470.[7]陶文铨.数值传热学[M].2nd ed.西安:西安交通大学出版社,2001.[8]G B5000922001建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.[9]ORL ANDO M.Wind2induced interference effects ontwo adjacent cooling towers[J].E ngineering Struc2 tures,2001,23(8):979-992.2201浙　江　大　学　学　报(工学版) 第41卷　。

大型冷却塔结构风致稳定和风振效应研究进展

第42卷第1期2022年2月振动、测试与诊断Vol.42No.1Feb.2022 Journal of Vibration，Measurement&Diagnosis大型冷却塔结构风致稳定和风振效应研究进展∗赵林1，陈旭2，柯世堂3，张军锋4，葛耀君1（1.同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海，200092）（2.上海师范大学建筑工程学院上海，201418）（3.南京航空航天大学土木与机场工程系南京，210016）（4.郑州大学土木工程学院郑州，450001）摘要伴随我国经济快速发展，火/核电厂大型冷却塔建设保持快速增长势头，呈现超高、超大的发展趋势。

风荷载作用下的冷却塔塔筒壳体风致稳定和结构风振效应成为结构设计建造的关键控制因素。

笔者从理论分析、试验模拟、数值计算、现场实测4个方面论述了冷却塔风致稳定和风振效应系列研究进展，阐明了基于环向均匀加载的冷却塔稳定验算公式难于适用复杂风压条件下壳体弹性稳定分析与评估，强调了基于现场实测建立超高雷诺数条件下动态绕流物理风洞试验模拟准则的必要性，推荐开展风致动力分析中冷却塔结构阻尼比实测工作。

面向台风和龙卷风等特异风灾气候结构效应研究的现实需求，亟需开展特异风场作用下大型冷却塔壳体失稳和结构风振效应和机理的研究。

关键词大型冷却塔；风致稳定；风致振动；现场实测；特异风灾中图分类号TU331问题的引出冷却塔是火/核电厂二次高温循环水的冷却基础设施，是电力建设发展的重大生命线节点工程。

全世界第1座32.3m高的钢筋混凝土冷却塔诞生于1918年的荷兰。

1965年，冷却塔高度首次突破百米时，发生了英国渡桥电厂塔群风毁事故，由此拉开了冷却塔抗风研究的序幕［1］。

随后几十年间，欧美发达国家相继出现了多次严重的冷却塔风毁事故［2］（1973年英国Adeer电厂、1978年美国Willow Is⁃lands电厂、1979年法国Bouchain电厂、1981年美国Grand Gulf电厂、1984年英国Fiddler´s Ferry电厂），但据此开展的系统研究工作推动了大型冷却塔建设和规模的发展。

冷却塔群塔干扰条件下脉动风压分布模式

冷却塔群塔干扰条件下脉动风压分布模式下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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建筑群风环境干扰效应研究

图 4 试验建筑位置示意图 F ig . 4 L ocation of the test bu ilding
来比较建筑群风环境干扰效应。建筑物的干扰效应通常以干扰因子 ( IF ) 的形式表达。定义 IF1 为周边建筑群对单体建筑风速系数的干扰因子, IF2 为单体建筑对周边建筑群风速系数的干扰因子。即有干扰时建筑物受到的作用干扰因子 ( IF) = 无干扰时建筑物受到的作用 IF1= IF2= 单体建筑和周边建筑群一起时的风速系数仅单体建筑时的风速系数单体建筑和周边建筑群一起时的风速系数仅周边建筑群时的风速系数
Abstract
The interference effects on w ind env ironm en t around bu ildings w ere stud ied in the paper . T he
testin g bu ilding is located in Pudong ne w d istric. t The experi m ent carried out in T J -3 A t m ospheric Boundary L ayerW in d T unne. l T here are three condit io ns: only sing le buildin g , on ly surrounding buildings , sin gle bu ilding and surrounding bu ild ings together to conduct respectively in w in d tunne. l Based on th e test date, the variation of each m easuring po in t m ean w ind speed coeffic ie nt( rM ) and gust w ind speed coe ff icient( rG ) w ith w ind ang les w ere obta in ed , and then IF 1 and IF2 w ere ge. t The test resu lt show s that in terference effect is qu ite obv ious w hen the testing building located in h igh - rise bu ild ings w ake or para lle l layout w ith h ig h -r ise buildin gs , rectangu lar cross -section bu ild ings have very obv ious cusp effec, t the effect of the testing bu ilding to th e orig in al surround ing w ind env iron m ent can not be ingored. K eyword s w ind environm en, t Ir w in probe, w ind speed coe ff ic ien, t interference e ffec, t in terference factor 流、渠化、涡旋、角流、尾流、遮蔽、穿堂风等效应与

超大型塔机风载荷受桥塔干扰的影响研究

超大型塔机风载荷受桥塔干扰的影响研究
杨秀礼;胡晨;刘慧;员征文;刘延斌
【期刊名称】《建筑机械》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】为研究超大型塔机风载荷受桥塔干扰的影响,利用CFD仿真软件对桥塔周边的风场进行了仿真计算,对比分析了超大型塔机附近风场在桥塔干扰前后的变化趋势。

通过提取塔机区域的风速大小,并与标准风剖面进行对比,得到了不同风向角下桥塔对超大型塔机风载荷的干扰系数。

研究结果表明,在桥梁施工过程中,塔机附着在桥塔上其风场会受到桥塔等大型建筑物的干扰,其干扰系数受桥塔建筑结构及风向角度的影响;桥塔对塔机所受风载荷的作用可以是加强或者减弱,塔机处于桥塔上游位置时,所受风载荷减弱,处于桥塔下游位置时,受峡管效应的局部区域得到加强,受遮挡的局部区域风载荷得到减弱;当风向角为135°~180°时,塔机受到的干扰最强烈,风速增大系数在1.1~1.4之间。

【总页数】5页(P19-23)
【作者】杨秀礼;胡晨;刘慧;员征文;刘延斌
【作者单位】中交第二航务工程局有限公司;起重机械关键技术全国重点实验室;中联重科建筑起重机械有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU312
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