低矮房屋風荷載特性及近地面臺風風場應用研究.pdf

1、本文基于低矮房屋臺風實測系統(tǒng)獲得的實測數(shù)據(jù)，詳細研究了臺風登陸前后近地面風特性，在風洞試驗中模擬了臺風風場，分析了某實際工程在模擬臺風風場中的風壓分布。另一方面，運用現(xiàn)場實測和風洞試驗相結合的方法研究了平坡屋面低矮房屋的風壓特性和極值風壓估計，探討了現(xiàn)有的極值估計方法在臺風實測中的應用，闡述了實測與風洞試驗風壓特性差異。通過進一步模擬低矮房屋屋蓋角部突然破壞的風洞試驗，分析了突然開孔的瞬時風壓分布特征、內壓頻譜特性及其傳播機理。本文的研

2、究成果對臺風多發(fā)地區(qū)的抗風設計具有重要的意義。本文的主要結論如下：
　?。?）臺風“海鷗”登陸過程中，脈動風向強度對順風向和橫風向湍流強度均有增強作用，橫風向湍流強度隨著脈動風向的增大呈近似線性增長。分析發(fā)現(xiàn)順風向脈動風速譜在低頻段與經驗譜吻合較好。
　?。?）根據(jù)某可開合大跨屋蓋結構在臺風風場和常規(guī)風場試驗結果分析，結果表明相同開啟狀態(tài)時，臺風風場下活動屋蓋的平均風壓分布規(guī)律和B類風場相似，屋蓋的開啟會減小屋蓋表面的平均風

3、壓。在臺風風場高湍流度作用下活動屋蓋更容易遭受不利極值風荷載。此外，活動屋蓋的完全開啟對屋蓋的脈動風壓系數(shù)影響顯著。
　?。?）實測與試驗結果分析表明屋面角部測點實測平均風壓大于風洞試驗結果.對于屋面邊緣中部區(qū)域，垂直來流時，實測風壓比試驗風壓大約40％。實測風壓非高斯性程度強，處于負偏態(tài)和高峰態(tài)較多，相應測點的試驗結果非高斯性程度弱，分析認為三參數(shù)Gamma分布可以很好地描述低矮房屋風壓概率分布特性。
　?。?）通過誤差分

4、析確定實測極值風壓最佳觀測短時距是30s。根據(jù)峰值風壓系數(shù)估計結果，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的極值估計方法難以穩(wěn)定且精確地計算實測峰值風壓，其中Sadek-Simiu法偏于保守，在無法準確獲取峰值風壓情況下，可采用該方法進行估算?；赟adek-Simiu法的實測與試驗峰值風壓系數(shù)結果對比，發(fā)現(xiàn)實測峰值風壓絕對值相對試驗結果高20%~40%。
　?。?）低矮房屋角部突然開孔時房屋內部出現(xiàn)瞬時負壓，內壓在開孔后0.05s趨于穩(wěn)定。脈動內風壓系數(shù)與來

5、流湍流強度大小密切相關，內部區(qū)域風壓相關程度高，可用一個測點代表內壓時域特性。
　?。?）湍流流場和均勻流場作用下內壓相干函數(shù)曲線出現(xiàn)了不同數(shù)量的峰值，分析認為可能是建筑振動、來流湍流、特征湍流造成的。在斜風向下，屋蓋表面出現(xiàn)錐形渦，極易產生Helmholtz共振。當不考慮阻尼作用，內壓傳播方程中慣性系數(shù)CI1.6時，Helmholtz共振頻率理論值與試驗值基本相等。與墻面存在主開孔的研究結果對比，發(fā)現(xiàn)屋蓋角部存在一個開孔率約4.