低矮房屋風(fēng)荷載特性及近地面臺風(fēng)風(fēng)場應(yīng)用研究.pdf

1、本文基于低矮房屋臺風(fēng)實測系統(tǒng)獲得的實測數(shù)據(jù)，詳細研究了臺風(fēng)登陸前后近地面風(fēng)特性，在風(fēng)洞試驗中模擬了臺風(fēng)風(fēng)場，分析了某實際工程在模擬臺風(fēng)風(fēng)場中的風(fēng)壓分布。另一方面，運用現(xiàn)場實測和風(fēng)洞試驗相結(jié)合的方法研究了平坡屋面低矮房屋的風(fēng)壓特性和極值風(fēng)壓估計，探討了現(xiàn)有的極值估計方法在臺風(fēng)實測中的應(yīng)用，闡述了實測與風(fēng)洞試驗風(fēng)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(fēng)洞試驗，分析了突然開孔的瞬時風(fēng)壓分布特征、內(nèi)壓頻譜特性及其傳播機理。本文的研

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

3、壓。在臺風(fēng)風(fēng)場高湍流度作用下活動屋蓋更容易遭受不利極值風(fēng)荷載。此外，活動屋蓋的完全開啟對屋蓋的脈動風(fēng)壓系數(shù)影響顯著。
　　（3）實測與試驗結(jié)果分析表明屋面角部測點實測平均風(fēng)壓大于風(fēng)洞試驗結(jié)果.對于屋面邊緣中部區(qū)域，垂直來流時，實測風(fēng)壓比試驗風(fēng)壓大約40％。實測風(fēng)壓非高斯性程度強，處于負偏態(tài)和高峰態(tài)較多，相應(yīng)測點的試驗結(jié)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(fēng)壓概率分布特性。
　?。?）通過誤差分

4、析確定實測極值風(fēng)壓最佳觀測短時距是30s。根據(jù)峰值風(fēng)壓系數(shù)估計結(jié)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(fēng)壓，其中Sadek-Simiu法偏于保守，在無法準確獲取峰值風(fēng)壓情況下，可采用該方法進行估算。基于Sadek-Simiu法的實測與試驗峰值風(fēng)壓系數(shù)結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)實測峰值風(fēng)壓絕對值相對試驗結(jié)果高20%~40%。
　?。?）低矮房屋角部突然開孔時房屋內(nèi)部出現(xiàn)瞬時負壓，內(nèi)壓在開孔后0.05s趨于穩(wěn)定。脈動內(nèi)風(fēng)壓系數(shù)與來

5、流湍流強度大小密切相關(guān)，內(nèi)部區(qū)域風(fēng)壓相關(guān)程度高，可用一個測點代表內(nèi)壓時域特性。
　　（6）湍流流場和均勻流場作用下內(nèi)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(fēng)向下，屋蓋表面出現(xiàn)錐形渦，極易產(chǎn)生Helmholtz共振。當不考慮阻尼作用，內(nèi)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(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)屋蓋角部存在一個開孔率約4.