厦门大学《风工程》课件-0建筑结构风洞试验过程、结果计算与使用方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地貌类别
A B
地表状况
近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋 比较稀疏的乡镇和城市郊区
0.12 0.16
ZG(m)
300 350
C D
有密集建筑物群的城市市区 有密集建筑物群且房屋较高的城市市区
0.22 0.30
400 450
二、风洞试验基本过程
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
二、风洞试验基本过程
6、试验风向角间隔
实验模型安放在实验转盘上。实验时通过旋转转盘， 模拟不同风向的作用。 实验风向角国外一般为10度间隔（即模拟36个风 向），国内一般为15度间隔（24个风向）。 在最不利风向之间再增加一个角度试验。
二、风洞试验基本过程
7、采样频率和样本长度
测压信号采样频率我们通常为 312.5Hz ，每个测点 采样样本总长度为 6000 个数据，即每个测点采样时间
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
一个单自由度气弹模型例子
(Isyumov,1982)
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
多自由度气 弹模型例子
刚性模型测压试验例子-世茂国际广场
刚性模型测压试验例子-上海铁路南站
刚性模型测压试验例子-上海F1赛车场副看台
刚性模型测压试验例子-首都机场T3A、T3B航站楼
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
B、高频动态天平测力试验
假设结构的一阶振型为理想的线形振型，则结构广义力与基底倾 覆力矩之间存在着简单的线形关系。利用高频动态天平直接测得模型 的倾覆力矩就可获得广义力，得到结构的风荷载，从而可计算出结构 的风致动态响应。 高频动态天平所测的气动力仅与结构的建筑外形有关，而结构的质 量、刚度和阻尼在以后用解析方法求结构响应时考虑。
Z UZ UG Z G
则试验风压系数实际计算公式为：
C pi pi p H Pitot 0.5 v 2 Z G
2
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
在某些结构分析标准软件中，必须输入《建筑结构荷载规范》 （GB50009- 2001）定义的体型系数。为了适应这一需要，这里将
nz/U
风洞模拟的 C类 地貌平均风速分布、紊流度和脉 动风速功率谱（大连期货广场）
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
模型比例的选择
A、仅需获得体型系数——模型比例越大越好，但要满足 风洞堵塞比（ <8% )要求。 B、如需模拟脉动风压及动态模型试验——则根据风场模 拟要求（主要是脉动风速功率谱和湍流积分尺度的模拟 要求），则一般取缩尺比1:3001:500。 C、以及考虑周边建筑的影响与模拟
一、风洞试验必要性
1、风洞试验必要性判别
A、《建筑结构荷载规范》中指出： （1）房屋和构筑物与规范中提供的体型不同且无参考资料可以 借鉴时，宜由风洞试验确定； （2）对于重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定；
（3）对于周边建筑的影响（群体效应），可参考类似条件的试 验资料确定，必要时宜通过风洞试验得出。
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（测压模型试验）
A、几何缩尺比：L
B、可自由选择风速比：v
C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。
D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺 数，从而再现实际建筑的流动状态。 E、动力计算时的频率比： f v L
两个方型建筑——顺风向静力干扰因子IF的等值线图
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
两个方型建筑——顺风向动力干扰因子的等值线图 （B类风场，Ur=39）
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
两个方型建筑——横风向动力干扰因子的等值线图 （B类风场，Ur=39）
刚性模型测压试验例子-浦东机场二期航站楼
（双塔楼）
（单独东塔楼）
刚性模型测压试验例子-大连期货广场
高频动态天平试验-广州新电视塔（610m）
气弹模型试验-金茂大厦
气弹模型试验-东方明珠电视塔
气弹模型试验-南京奥林匹克体育场
二、风洞试验基本过程
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
《建筑结构荷载规范》--风场类型
高频天平技术以其模型制作简单（仅需模拟建筑外形），试验周期 短（一种风速即可），而且特别方便配合设计（仅需要建筑外形即可 进行试验，结构动力特性修改后不必重新试验），得到了广泛应用。
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
C、气弹模型试验
气动弹性模型不仅模拟了原结构的气动外形，还模拟了原结 构的质量、刚度、频率，以及阻尼、振型等一系列的动力特征， 较全面的再现了结构在风作用下的实际行为。 它不需测量风荷载，而是直接测得结构的风致响应。它能解 决刚性模型试验不能模拟结构的位移及结构与风的相互作用的问 题，是高层建筑抗风研究的重要手段。
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
干扰因子( IF ) 受扰建筑的基底弯矩 无干扰状态下建筑的基 底弯矩
金茂大厦试验
土木工程防灾国家重点实验室
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
金茂大厦：周围建筑群干扰时的静力IF值
为19.2秒。
经过缩尺比换算，保证采样时间不少于实际10分钟。
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
在风洞中选择了一个不受建筑模型影响、且离风洞洞壁边界层 足够远的位置作为试验参考点，在该处设置了一根皮托管来测量参
考点风压。在空气动力学中，物体表面的压力通常用量纲一的压力
系数表示为：
pi p C pi 2 0.5v
2、风洞试验类型
求取结构顺风向风振响应的过程框图 (Davenport)
风速 力 响应
_ V
_ p
_ r
阵风谱
气动导纳
气动力谱
机械导纳
响应谱
s v
2
s p
2
s p
2
概率密度
_ V
s V
_ pБайду номын сангаас
s p
_ r
s r
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
A、刚性模型测压试验
模型是刚性的，只模拟其气动外形，在风作用下的变形及 位移不考虑。这种方法利用静止的物理模型测气动力，再采用 力学模型计算动态响应和等效风荷载。 刚性模型测压试验可测得结构局部风力随时空的分布，是目 前应用最广泛的风洞试验模式。
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
大气边界层风场模拟（实例）
100
b
80
0.1
Test
Height(cm)
60
Iu
=0.22
2 nSu(n)/
c
40
0.01
a
20
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
0.001 0.01
0.1
1
1 0
1 00
U/Ug
二、风洞试验基本过程
3、模型制作过程
B、高频动态天平模型
——模拟外形，要求刚性轻质，模型+天平的系
统固有频率高。 C、气弹模型 ——模拟外形、刚度、质量、频率、阻尼及振型， 模型复杂费时。
二、风洞试验基本过程
4、测点布置的原则与密度要求
A、进行结构动力计算要求
——每测点代表实际面积：﹤200m2
前述得到的平均风压系数，转换成各个测点的点体型系数：（《建
筑结构荷载规范》中的体型系数为整个测量面上的平均值。为加以 区别，这里称为“点体型系数”）
Z G 2 si CPmean ,i ( ) z
风
A
-2.436b -1.624b B -0.812b C
X
施扰建筑
10.1b
9.1b
8.1b
7.1b
6.1b B'
5.1b
4.1b
3.1b
2.1b
1.1b 0.812b 1.624b
A'
2.436b 3.248b
受扰建筑
试验移动网格划分图
Y
建筑群干扰效应试验研究方案
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
3 F、结构质量比：M 1 L
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺数，
F、动力计算时的频率比： f v L
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
• 已有的研究表明：群体超高层建筑的风荷载以及风 响应特性和单体建筑的差别非常大，特别是动力风 荷载和响应比单体建筑要大得多。 • 但由于影响群体超高层建筑风荷载和风响应特性的 因素很多，试验研究工作量非常大，以致国内外对 这一问题的研究相比单体建筑而言要少得多，大多 数国家的规范上至今尚没有此类条款。
一、风洞试验必要性
1、风洞试验必要性判别
B、对于高层建筑、高耸结构、大跨屋盖，风致振动问题不能忽 略。我国规范中给出的风振系数基本上只适用于高层建筑的顺风 向响应。 国外风荷载规范中，对于风敏感结构，（如美国和澳大利亚规范 均定义为固有频率低于1Hz的结构，日本规范为高宽比大于3且 结构可能承受折减风速大于2.5的结构），均应考虑结构风致振 动问题，并建议进行风洞试验。
式中，Pi为作用在测点i处的压力；P是试验时参考高度处的静压；
为空气密度；v是参考高度处的风速。
对悬挑部分，上、下表面同步测量的各对测点上的净压力系
数 ：
piu pid CPi 2 0.5
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
基于各类地貌所对应的梯度风高度虽然各不相同，但它们的梯 度风速度和梯度风压都相等这个原则，在实际应用中为了使用方便， 都取梯度风压为参考风压。为此，必须把所有直接测得的风压系数 换算成以与地貌无关的梯度风压为参考风压的压力系数。按我 国的规范，大气边界层中的风速剖面以幂函数表示，即：
B、围护结构
——测点应尽量布置在表面边缘处 ——每测点代表实际面积：较平缓表面﹤120m2
二、风洞试验基本过程
5、试验风速
A、刚性测压试验风速选择（通常风洞中1215 m/s) ——模型在试验风速的作用下有足够的稳定性并 不发生振动 B、对有弧形曲面的结构，试验时要考虑雷诺数(Re) 效应问题，风速对试验结果有一定影响。
二、风洞试验基本过程
3、模型制作过程
A、刚性测压模型 ——通常用有机玻璃板和ABS板制成。 ——对形状复杂的曲面外形，要先制作一个模子（根据三维 CAD模型，分离出各个剖面并用雕刻机刻出，在各个剖面间填 入石膏并磨平）。模子制作完成后，将有机玻璃板在烘箱中加 热，然后覆盖在模子上以成形，从而达到预期的建筑形状。 ——其它材料：环氧树脂（玻璃钢）
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
高层建筑 风洞试验技术
是
模拟建筑的运动?
否
气弹模型试验技术
气动模型实验技术
模型的复杂程度
获得气动 力的手段 堆聚质量模 型试验技术 (多自由度) 多点瞬时 脉动测压 试验技术 高频动态 天平试验 技术
刚性模型弹性支 撑气弹模型试验 技术(单自由度)
一、风洞试验必要性
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（气弹模型试验）
【需选择不同风速比，以考虑风速影响。】
A、几何缩尺比： L
B、可自由选择风速比： v C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。 D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表 从而再现实际建筑的流动状态。 E、结构密度比： 1
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（测力模型试验）
A、几何缩尺比：L
B、可自由选择风速比：v
C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。
D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺 数，从而再现实际建筑的流动状态。 E、动力计算时的频率比： f v L
大气边界层风场模拟
A、平均风速分布模拟 B、紊流度分布模拟 ——我国建筑结构荷载规范中无明确规定 C、脉动风速功率谱模拟——常用：Davenport谱、Kaimal谱和修正Karman谱 ——对脉动风压测量、高频动态天平模型和气弹模型必须考虑 D、湍流积分尺度 ——目前尚无准确的模拟方法
二、风洞试验基本过程
风向角 (度)
IF
45
68
90
11 3
.70
13 5
.78
15 8
.98
18 0
1.0 9
20 3
.93
22 5
.71
24 8
.20
27 0
.79
29 3
.69
31 5
.71
33 8
.90
.55
.68
.79
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
-3.248b
A B
地表状况
近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区 田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋 比较稀疏的乡镇和城市郊区
0.12 0.16
ZG(m)
300 350
C D
有密集建筑物群的城市市区 有密集建筑物群且房屋较高的城市市区
0.22 0.30
400 450
二、风洞试验基本过程
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
二、风洞试验基本过程
6、试验风向角间隔
实验模型安放在实验转盘上。实验时通过旋转转盘， 模拟不同风向的作用。 实验风向角国外一般为10度间隔（即模拟36个风 向），国内一般为15度间隔（24个风向）。 在最不利风向之间再增加一个角度试验。
二、风洞试验基本过程
7、采样频率和样本长度
测压信号采样频率我们通常为 312.5Hz ，每个测点 采样样本总长度为 6000 个数据，即每个测点采样时间
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
一个单自由度气弹模型例子
(Isyumov,1982)
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
多自由度气 弹模型例子
刚性模型测压试验例子-世茂国际广场
刚性模型测压试验例子-上海铁路南站
刚性模型测压试验例子-上海F1赛车场副看台
刚性模型测压试验例子-首都机场T3A、T3B航站楼
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
B、高频动态天平测力试验
假设结构的一阶振型为理想的线形振型，则结构广义力与基底倾 覆力矩之间存在着简单的线形关系。利用高频动态天平直接测得模型 的倾覆力矩就可获得广义力，得到结构的风荷载，从而可计算出结构 的风致动态响应。 高频动态天平所测的气动力仅与结构的建筑外形有关，而结构的质 量、刚度和阻尼在以后用解析方法求结构响应时考虑。
Z UZ UG Z G
则试验风压系数实际计算公式为：
C pi pi p H Pitot 0.5 v 2 Z G
2
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
在某些结构分析标准软件中，必须输入《建筑结构荷载规范》 （GB50009- 2001）定义的体型系数。为了适应这一需要，这里将
nz/U
风洞模拟的 C类 地貌平均风速分布、紊流度和脉 动风速功率谱（大连期货广场）
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
模型比例的选择
A、仅需获得体型系数——模型比例越大越好，但要满足 风洞堵塞比（ <8% )要求。 B、如需模拟脉动风压及动态模型试验——则根据风场模 拟要求（主要是脉动风速功率谱和湍流积分尺度的模拟 要求），则一般取缩尺比1:3001:500。 C、以及考虑周边建筑的影响与模拟
一、风洞试验必要性
1、风洞试验必要性判别
A、《建筑结构荷载规范》中指出： （1）房屋和构筑物与规范中提供的体型不同且无参考资料可以 借鉴时，宜由风洞试验确定； （2）对于重要且体型复杂的房屋和构筑物，应由风洞试验确定；
（3）对于周边建筑的影响（群体效应），可参考类似条件的试 验资料确定，必要时宜通过风洞试验得出。
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（测压模型试验）
A、几何缩尺比：L
B、可自由选择风速比：v
C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。
D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺 数，从而再现实际建筑的流动状态。 E、动力计算时的频率比： f v L
两个方型建筑——顺风向静力干扰因子IF的等值线图
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
两个方型建筑——顺风向动力干扰因子的等值线图 （B类风场，Ur=39）
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
两个方型建筑——横风向动力干扰因子的等值线图 （B类风场，Ur=39）
刚性模型测压试验例子-浦东机场二期航站楼
（双塔楼）
（单独东塔楼）
刚性模型测压试验例子-大连期货广场
高频动态天平试验-广州新电视塔（610m）
气弹模型试验-金茂大厦
气弹模型试验-东方明珠电视塔
气弹模型试验-南京奥林匹克体育场
二、风洞试验基本过程
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
《建筑结构荷载规范》--风场类型
高频天平技术以其模型制作简单（仅需模拟建筑外形），试验周期 短（一种风速即可），而且特别方便配合设计（仅需要建筑外形即可 进行试验，结构动力特性修改后不必重新试验），得到了广泛应用。
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
C、气弹模型试验
气动弹性模型不仅模拟了原结构的气动外形，还模拟了原结 构的质量、刚度、频率，以及阻尼、振型等一系列的动力特征， 较全面的再现了结构在风作用下的实际行为。 它不需测量风荷载，而是直接测得结构的风致响应。它能解 决刚性模型试验不能模拟结构的位移及结构与风的相互作用的问 题，是高层建筑抗风研究的重要手段。
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
干扰因子( IF ) 受扰建筑的基底弯矩 无干扰状态下建筑的基 底弯矩
金茂大厦试验
土木工程防灾国家重点实验室
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
金茂大厦：周围建筑群干扰时的静力IF值
为19.2秒。
经过缩尺比换算，保证采样时间不少于实际10分钟。
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
在风洞中选择了一个不受建筑模型影响、且离风洞洞壁边界层 足够远的位置作为试验参考点，在该处设置了一根皮托管来测量参
考点风压。在空气动力学中，物体表面的压力通常用量纲一的压力
系数表示为：
pi p C pi 2 0.5v
2、风洞试验类型
求取结构顺风向风振响应的过程框图 (Davenport)
风速 力 响应
_ V
_ p
_ r
阵风谱
气动导纳
气动力谱
机械导纳
响应谱
s v
2
s p
2
s p
2
概率密度
_ V
s V
_ pБайду номын сангаас
s p
_ r
s r
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
A、刚性模型测压试验
模型是刚性的，只模拟其气动外形，在风作用下的变形及 位移不考虑。这种方法利用静止的物理模型测气动力，再采用 力学模型计算动态响应和等效风荷载。 刚性模型测压试验可测得结构局部风力随时空的分布，是目 前应用最广泛的风洞试验模式。
1、风场类型的选择与风洞中的模拟
大气边界层风场模拟（实例）
100
b
80
0.1
Test
Height(cm)
60
Iu
=0.22
2 nSu(n)/
c
40
0.01
a
20
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
0.001 0.01
0.1
1
1 0
1 00
U/Ug
二、风洞试验基本过程
3、模型制作过程
B、高频动态天平模型
——模拟外形，要求刚性轻质，模型+天平的系
统固有频率高。 C、气弹模型 ——模拟外形、刚度、质量、频率、阻尼及振型， 模型复杂费时。
二、风洞试验基本过程
4、测点布置的原则与密度要求
A、进行结构动力计算要求
——每测点代表实际面积：﹤200m2
前述得到的平均风压系数，转换成各个测点的点体型系数：（《建
筑结构荷载规范》中的体型系数为整个测量面上的平均值。为加以 区别，这里称为“点体型系数”）
Z G 2 si CPmean ,i ( ) z
风
A
-2.436b -1.624b B -0.812b C
X
施扰建筑
10.1b
9.1b
8.1b
7.1b
6.1b B'
5.1b
4.1b
3.1b
2.1b
1.1b 0.812b 1.624b
A'
2.436b 3.248b
受扰建筑
试验移动网格划分图
Y
建筑群干扰效应试验研究方案
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
3 F、结构质量比：M 1 L
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺数，
F、动力计算时的频率比： f v L
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
• 已有的研究表明：群体超高层建筑的风荷载以及风 响应特性和单体建筑的差别非常大，特别是动力风 荷载和响应比单体建筑要大得多。 • 但由于影响群体超高层建筑风荷载和风响应特性的 因素很多，试验研究工作量非常大，以致国内外对 这一问题的研究相比单体建筑而言要少得多，大多 数国家的规范上至今尚没有此类条款。
一、风洞试验必要性
1、风洞试验必要性判别
B、对于高层建筑、高耸结构、大跨屋盖，风致振动问题不能忽 略。我国规范中给出的风振系数基本上只适用于高层建筑的顺风 向响应。 国外风荷载规范中，对于风敏感结构，（如美国和澳大利亚规范 均定义为固有频率低于1Hz的结构，日本规范为高宽比大于3且 结构可能承受折减风速大于2.5的结构），均应考虑结构风致振 动问题，并建议进行风洞试验。
式中，Pi为作用在测点i处的压力；P是试验时参考高度处的静压；
为空气密度；v是参考高度处的风速。
对悬挑部分，上、下表面同步测量的各对测点上的净压力系
数 ：
piu pid CPi 2 0.5
三、风洞结果使用
1、风洞试验的计算方法
基于各类地貌所对应的梯度风高度虽然各不相同，但它们的梯 度风速度和梯度风压都相等这个原则，在实际应用中为了使用方便， 都取梯度风压为参考风压。为此，必须把所有直接测得的风压系数 换算成以与地貌无关的梯度风压为参考风压的压力系数。按我 国的规范，大气边界层中的风速剖面以幂函数表示，即：
B、围护结构
——测点应尽量布置在表面边缘处 ——每测点代表实际面积：较平缓表面﹤120m2
二、风洞试验基本过程
5、试验风速
A、刚性测压试验风速选择（通常风洞中1215 m/s) ——模型在试验风速的作用下有足够的稳定性并 不发生振动 B、对有弧形曲面的结构，试验时要考虑雷诺数(Re) 效应问题，风速对试验结果有一定影响。
二、风洞试验基本过程
3、模型制作过程
A、刚性测压模型 ——通常用有机玻璃板和ABS板制成。 ——对形状复杂的曲面外形，要先制作一个模子（根据三维 CAD模型，分离出各个剖面并用雕刻机刻出，在各个剖面间填 入石膏并磨平）。模子制作完成后，将有机玻璃板在烘箱中加 热，然后覆盖在模子上以成形，从而达到预期的建筑形状。 ——其它材料：环氧树脂（玻璃钢）
一、风洞试验必要性
2、风洞试验类型
高层建筑 风洞试验技术
是
模拟建筑的运动?
否
气弹模型试验技术
气动模型实验技术
模型的复杂程度
获得气动 力的手段 堆聚质量模 型试验技术 (多自由度) 多点瞬时 脉动测压 试验技术 高频动态 天平试验 技术
刚性模型弹性支 撑气弹模型试验 技术(单自由度)
一、风洞试验必要性
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（气弹模型试验）
【需选择不同风速比，以考虑风速影响。】
A、几何缩尺比： L
B、可自由选择风速比： v C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。 D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表 从而再现实际建筑的流动状态。 E、结构密度比： 1
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟
基本相似条件（测力模型试验）
A、几何缩尺比：L
B、可自由选择风速比：v
C、如有尖角，可不用考虑雷诺数效应。
D、如为圆形（或椭圆形），需考虑雷诺数影响，可通过表
面粘贴砂粒等增加表面粗糙度的方法，用以降低临界雷诺 数，从而再现实际建筑的流动状态。 E、动力计算时的频率比： f v L
大气边界层风场模拟
A、平均风速分布模拟 B、紊流度分布模拟 ——我国建筑结构荷载规范中无明确规定 C、脉动风速功率谱模拟——常用：Davenport谱、Kaimal谱和修正Karman谱 ——对脉动风压测量、高频动态天平模型和气弹模型必须考虑 D、湍流积分尺度 ——目前尚无准确的模拟方法
二、风洞试验基本过程
风向角 (度)
IF
45
68
90
11 3
.70
13 5
.78
15 8
.98
18 0
1.0 9
20 3
.93
22 5
.71
24 8
.20
27 0
.79
29 3
.69
31 5
.71
33 8
.90
.55
.68
.79
二、风洞试验基本过程
2、模型比例的选择与周边建筑的考虑与模拟 周边建筑的考虑与模拟
-3.248b