不同间距上游建筑对建筑风压分布影响_王成江
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在图 1 中，两个建筑距离与下游建筑高度之比用 x 表示，通 过调整 x 的取值表示两建筑之间距离与下游建筑高度不断变化， x 的取值分别为 0、0.5、1、2、3、4、5 倍下游建筑高度，来模拟下游建 筑风压分布的影响。下游建筑的尺寸为 4m×4m×4m（L×B×H），上游建
图 3 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、3、4、 5 时的下游建筑顶面风压分布图
在图 4 中，下游建筑背风面风压分布基本是均匀的。但是当 x 小于等于 1 的下游背风面风压值比 x=2、3、4、5 时的风压数值 要大。主要是因为当 x 小于等于 1 时，上游建筑形成的涡流区与 下游建筑形成的涡流区汇合了，而在 x=2、3、4、5 时只有下游建 筑的背风面形成的涡流区。
图 5 两建筑不对应的下游建筑顶面平均风压系数
建筑的成群出现，就会出现风力干扰效应，风力干扰效应不 光是在建筑表面的风荷载重新分布，还可能会在不同的条件下 产生遮挡效应（屏蔽效应）或放大效应。这对建筑结构造成了潜 在的安全威胁，同时过高的街道风速及过急的涡流也会影响人 们的舒适度。对影响建筑风力干扰的因素包括风向角、外形尺 寸、占地面积比、相对高度比、建筑间距及相对位置等。
下游建筑顶面、迎风面、背风面、侧面风压系数绝对值基本上都减小了，表现为遮挡效应。
关键词：距 离 变 化 ；低 矮 建 筑 ；干 扰 效 应 ；遮 挡 效 应 ；风 压 分 布 ；数 值 模 拟
中图分类号：TU312.1
文献标识码：A
文章编号：1673-0038（2016）49-0051-02
1 引言
图 1 上游建筑与下游建筑不同距离模型
2 数值模拟
2.1 数值模拟基本理论
数值分析方法是运用流体动力学方法计算结构表面风压的 变化。计算风工程又称为数值风洞方法，其核心内容是计算流体 动力学（Computing Fluid Dynamiacs，或 CFD）。本文采用 RNGk-ε 模型进行计算。
2.2 数值模拟模型
4 结论与展望
（1）由于有上游建筑的遮挡，下游建筑都表现出了遮挡效应。 （2）在下游建筑的迎风面、顶面、侧面、背风面，当两建筑之间 距离小于下游建筑高度时，三个面的最大风压系数绝对值比单 个建筑都较小，表现出并不明显的遮挡效应。但是当两建筑之间 距离大于下游建筑高度后，遮挡效应表现得十分明显。 （3）上述结论都是在两建筑高度不变、风向为顺风向、两建筑 方位固定得出的，还应在变化两建筑高度比、变方位、变风向角 继续加以研究，得出更完善的风力干扰结论。
在图 6 中，当俩建筑之间距离为零时，下游建筑迎风面与上
参考文献 [1]周 莉，席 光.高层建筑群风场的数值模拟.西安交通大学学报，2001，35 （5）：471~474. [2]王 辉，李新俊，韩 涵.高层建筑群平面布局对风环境影响的数值分析 [J].建筑结构，2011（增刊）：1423~1426. [3]汤 卓，吕令毅，徐 勍，陈 飞.圆形煤仓风致干扰效应的 CFD 模拟[J].工 程建设，2008，40（3）：5~9. [4]张 敏，楼文娟，何鸽俊，沈国辉，陈水福.群体高层建筑风荷载干扰效应 的数值研究[J].工程力学，2008（1）：179~185. [5]Chang CH， Meroney RN. The effect of surroundings with different separationdistances onsurface pressures on low-rise buildings [J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，2003，91：1039~50. [6]AS/NZS 1170. 2：2002.Australian/News Zealand Standard.Structural Design Actions Part：2 Wind Loads[S].2002.
图 6 两建筑不同距离对应的下游建筑迎风面平均风压系数
在图 5 中，由于上游建筑的出现，下游建筑顶面的平均风压 系数值为负值，但是相对于干个建筑而言，平均风压系数绝对值 减小了。这可以解释为上游建筑提供了遮挡效应。当两建筑距离 小于等于下游建筑高度时，平均风压系数值相对稳定，主要是上 游建筑背风面形成的涡流区还未完全与下游建筑顶面相遇。当 两建筑距离大于等于下游建筑高度时，这种遮挡效应表现得较 为明显，当两建筑距离为 3 倍下游建筑高度后，遮挡效应趋势相 对稳定下来了。
本文通过调整上游建筑与下游建筑距离，上游建筑对下游建 筑风压分布影响进行了数值模拟。并和澳大利亚风荷载规范[6]进 行了对比，在遮挡效应方面，基本吻合。
图 2 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、3、 4、5 时的下游建筑迎风面风压分布图
筑的尺寸为 4m×4m×8（L×B×H）。关于模型的具体尺寸见图 1。
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Байду номын сангаас
规划与设计
建材 与 装饰
2016 年12 月
图 4 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、 3、4、5 时的下游建筑背风面风压分布图
在图 3 中可以看出：在下游建筑的顶面，当 x 小于等于 1 时， 风压聚集区集中在顶面的后端，这主要是因为两建筑之间的距 离较小，气流从上游建筑流出后在下游建筑的后端形成漩涡，在 顶面后端附着再分离。当想大于 1 以后，两建筑之间距离相对大 一点，漩涡逐渐向前端移动，但气流也在扩散，因此风压聚集区 的等压线也变得稀疏。而且由于上游建筑提供了遮挡，下游建筑 的风压值都变小了，表现为遮挡效应。
目前相关的空气动力学原理并不成熟。此类研究目前以风洞 试验研究为主，但是缺点就是周期长、花费大。计算机的发展使 模拟风场成为可能。国内周莉等[1]对 3 栋一字排开的高层建筑进 行了数值模拟；王辉[2]对平面布局对高层建筑群风压影响进行了 数值研究；汤卓等[3]对圆形煤仓风致干扰效应进行了数值模拟。 张敏等 [4] 对群体高层建筑风荷载干扰效应进行了数值模拟。 Chang 和 Meroney[5]调查周围建筑物在各种对称布局与不同的间 距对被干扰建筑风压分布影响，并得出结论：尤其是当街道非常狭 窄，屏蔽效应是显著的，在城市的作用比空旷的野外作用会更大。
在图 7 中，当两建筑之间距离小于等于下游建筑高度一倍 时，虽然下游建筑背风面的最大风压系数绝对值较单个建筑小， 表现为遮挡效应，但是这种遮挡效应并不明显。当两建筑之间距 离大于下游建筑一倍后，最大风压系数绝对值急剧下降，这就是 说，背风面的遮挡效应表现得十分明显。当两建筑距离为 3 倍下 游建筑高度后，遮挡效应趋势相对稳定下来了。
2016 年 12 月
建材 与 装饰
规划与设计
不同间距上游建筑对建筑风压分布影响
王成江
（贵州省建筑设计研究院有限责任公司 贵州 贵阳 550001）
摘 要：为了探讨上游建筑与下游建筑之间距离作为参数，研究下游建筑风压分布的影响。 本文在上游建筑与下游建
筑的距离变化情况下，数值模拟下游建筑受干扰的风压分布情况。 由于有上游建筑的存在，且不断变化两建筑之间距离，
3 结果与分析
从图 1 可以看出 x 取值变化表示两建筑之间距离的变化。在 图 2 中，由于两建筑距离与高度之比 x=0 时，上游建筑的背风面 一部分与下游建筑的迎风面结合在一起了，可以理解为上游建 筑完全为下游建筑的前面提供了遮挡，使下游建筑的迎风面不 受风荷载作用。当 x 小于等于 1 时，风压聚集区主要在两侧，这主 要是两侧的风压提供的干扰效应。当 x=2 和 3 时，在下游建筑迎 风面上边缘也出现了风压聚集区，因为涡流区是由上游建筑的 形成的；当 x=4 和 5 时，在下游建筑的迎风面的风压分布均匀， 此时风压分布和风压数值相对稳定。
收稿日期：2016-11-16
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图 7 两建筑不对应的下游建筑背风面平均风压系数
游建筑背风面重合了。可以解释为上游建筑为下游建筑的迎风 面遮挡 100%的风荷载。建筑之间距离继续增大后，下游建筑的 背风面最大系数值为负值，而单个建筑的最大风压系数值为正 值。而且干扰后的下游建筑迎风面风压系数值比单个建筑风压 系数值的绝对值还小。这是因为在两建筑之间出现了涡流区，即 气流在下游建筑的迎风面出现了附着，分离的复杂现象。当两建 筑距离小于等于 2 倍建筑高度时，迎风面平均风压系数值相对 稳定。当两建筑距离大于小于 2 倍建筑高度小于 4 倍建筑高度 时，迎风面遮挡效应表现得较为明显。当两建筑距离在继续增大 后，遮挡效应就相对稳定了。
图 3 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、3、4、 5 时的下游建筑顶面风压分布图
在图 4 中，下游建筑背风面风压分布基本是均匀的。但是当 x 小于等于 1 的下游背风面风压值比 x=2、3、4、5 时的风压数值 要大。主要是因为当 x 小于等于 1 时，上游建筑形成的涡流区与 下游建筑形成的涡流区汇合了，而在 x=2、3、4、5 时只有下游建 筑的背风面形成的涡流区。
图 5 两建筑不对应的下游建筑顶面平均风压系数
建筑的成群出现，就会出现风力干扰效应，风力干扰效应不 光是在建筑表面的风荷载重新分布，还可能会在不同的条件下 产生遮挡效应（屏蔽效应）或放大效应。这对建筑结构造成了潜 在的安全威胁，同时过高的街道风速及过急的涡流也会影响人 们的舒适度。对影响建筑风力干扰的因素包括风向角、外形尺 寸、占地面积比、相对高度比、建筑间距及相对位置等。
下游建筑顶面、迎风面、背风面、侧面风压系数绝对值基本上都减小了，表现为遮挡效应。
关键词：距 离 变 化 ；低 矮 建 筑 ；干 扰 效 应 ；遮 挡 效 应 ；风 压 分 布 ；数 值 模 拟
中图分类号：TU312.1
文献标识码：A
文章编号：1673-0038（2016）49-0051-02
1 引言
图 1 上游建筑与下游建筑不同距离模型
2 数值模拟
2.1 数值模拟基本理论
数值分析方法是运用流体动力学方法计算结构表面风压的 变化。计算风工程又称为数值风洞方法，其核心内容是计算流体 动力学（Computing Fluid Dynamiacs，或 CFD）。本文采用 RNGk-ε 模型进行计算。
2.2 数值模拟模型
4 结论与展望
（1）由于有上游建筑的遮挡，下游建筑都表现出了遮挡效应。 （2）在下游建筑的迎风面、顶面、侧面、背风面，当两建筑之间 距离小于下游建筑高度时，三个面的最大风压系数绝对值比单 个建筑都较小，表现出并不明显的遮挡效应。但是当两建筑之间 距离大于下游建筑高度后，遮挡效应表现得十分明显。 （3）上述结论都是在两建筑高度不变、风向为顺风向、两建筑 方位固定得出的，还应在变化两建筑高度比、变方位、变风向角 继续加以研究，得出更完善的风力干扰结论。
在图 6 中，当俩建筑之间距离为零时，下游建筑迎风面与上
参考文献 [1]周 莉，席 光.高层建筑群风场的数值模拟.西安交通大学学报，2001，35 （5）：471~474. [2]王 辉，李新俊，韩 涵.高层建筑群平面布局对风环境影响的数值分析 [J].建筑结构，2011（增刊）：1423~1426. [3]汤 卓，吕令毅，徐 勍，陈 飞.圆形煤仓风致干扰效应的 CFD 模拟[J].工 程建设，2008，40（3）：5~9. [4]张 敏，楼文娟，何鸽俊，沈国辉，陈水福.群体高层建筑风荷载干扰效应 的数值研究[J].工程力学，2008（1）：179~185. [5]Chang CH， Meroney RN. The effect of surroundings with different separationdistances onsurface pressures on low-rise buildings [J]. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics，2003，91：1039~50. [6]AS/NZS 1170. 2：2002.Australian/News Zealand Standard.Structural Design Actions Part：2 Wind Loads[S].2002.
图 6 两建筑不同距离对应的下游建筑迎风面平均风压系数
在图 5 中，由于上游建筑的出现，下游建筑顶面的平均风压 系数值为负值，但是相对于干个建筑而言，平均风压系数绝对值 减小了。这可以解释为上游建筑提供了遮挡效应。当两建筑距离 小于等于下游建筑高度时，平均风压系数值相对稳定，主要是上 游建筑背风面形成的涡流区还未完全与下游建筑顶面相遇。当 两建筑距离大于等于下游建筑高度时，这种遮挡效应表现得较 为明显，当两建筑距离为 3 倍下游建筑高度后，遮挡效应趋势相 对稳定下来了。
本文通过调整上游建筑与下游建筑距离，上游建筑对下游建 筑风压分布影响进行了数值模拟。并和澳大利亚风荷载规范[6]进 行了对比，在遮挡效应方面，基本吻合。
图 2 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、3、 4、5 时的下游建筑迎风面风压分布图
筑的尺寸为 4m×4m×8（L×B×H）。关于模型的具体尺寸见图 1。
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Байду номын сангаас
规划与设计
建材 与 装饰
2016 年12 月
图 4 上游建筑与下游建筑间距 x 与下游建筑高度比分别为 0、0.5、1、2、 3、4、5 时的下游建筑背风面风压分布图
在图 3 中可以看出：在下游建筑的顶面，当 x 小于等于 1 时， 风压聚集区集中在顶面的后端，这主要是因为两建筑之间的距 离较小，气流从上游建筑流出后在下游建筑的后端形成漩涡，在 顶面后端附着再分离。当想大于 1 以后，两建筑之间距离相对大 一点，漩涡逐渐向前端移动，但气流也在扩散，因此风压聚集区 的等压线也变得稀疏。而且由于上游建筑提供了遮挡，下游建筑 的风压值都变小了，表现为遮挡效应。
目前相关的空气动力学原理并不成熟。此类研究目前以风洞 试验研究为主，但是缺点就是周期长、花费大。计算机的发展使 模拟风场成为可能。国内周莉等[1]对 3 栋一字排开的高层建筑进 行了数值模拟；王辉[2]对平面布局对高层建筑群风压影响进行了 数值研究；汤卓等[3]对圆形煤仓风致干扰效应进行了数值模拟。 张敏等 [4] 对群体高层建筑风荷载干扰效应进行了数值模拟。 Chang 和 Meroney[5]调查周围建筑物在各种对称布局与不同的间 距对被干扰建筑风压分布影响，并得出结论：尤其是当街道非常狭 窄，屏蔽效应是显著的，在城市的作用比空旷的野外作用会更大。
在图 7 中，当两建筑之间距离小于等于下游建筑高度一倍 时，虽然下游建筑背风面的最大风压系数绝对值较单个建筑小， 表现为遮挡效应，但是这种遮挡效应并不明显。当两建筑之间距 离大于下游建筑一倍后，最大风压系数绝对值急剧下降，这就是 说，背风面的遮挡效应表现得十分明显。当两建筑距离为 3 倍下 游建筑高度后，遮挡效应趋势相对稳定下来了。
2016 年 12 月
建材 与 装饰
规划与设计
不同间距上游建筑对建筑风压分布影响
王成江
（贵州省建筑设计研究院有限责任公司 贵州 贵阳 550001）
摘 要：为了探讨上游建筑与下游建筑之间距离作为参数，研究下游建筑风压分布的影响。 本文在上游建筑与下游建
筑的距离变化情况下，数值模拟下游建筑受干扰的风压分布情况。 由于有上游建筑的存在，且不断变化两建筑之间距离，
3 结果与分析
从图 1 可以看出 x 取值变化表示两建筑之间距离的变化。在 图 2 中，由于两建筑距离与高度之比 x=0 时，上游建筑的背风面 一部分与下游建筑的迎风面结合在一起了，可以理解为上游建 筑完全为下游建筑的前面提供了遮挡，使下游建筑的迎风面不 受风荷载作用。当 x 小于等于 1 时，风压聚集区主要在两侧，这主 要是两侧的风压提供的干扰效应。当 x=2 和 3 时，在下游建筑迎 风面上边缘也出现了风压聚集区，因为涡流区是由上游建筑的 形成的；当 x=4 和 5 时，在下游建筑的迎风面的风压分布均匀， 此时风压分布和风压数值相对稳定。
收稿日期：2016-11-16
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图 7 两建筑不对应的下游建筑背风面平均风压系数
游建筑背风面重合了。可以解释为上游建筑为下游建筑的迎风 面遮挡 100%的风荷载。建筑之间距离继续增大后，下游建筑的 背风面最大系数值为负值，而单个建筑的最大风压系数值为正 值。而且干扰后的下游建筑迎风面风压系数值比单个建筑风压 系数值的绝对值还小。这是因为在两建筑之间出现了涡流区，即 气流在下游建筑的迎风面出现了附着，分离的复杂现象。当两建 筑距离小于等于 2 倍建筑高度时，迎风面平均风压系数值相对 稳定。当两建筑距离大于小于 2 倍建筑高度小于 4 倍建筑高度 时，迎风面遮挡效应表现得较为明显。当两建筑距离在继续增大 后，遮挡效应就相对稳定了。