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怎樣評(píng)價(jià)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告

回答:1  瀏覽:11334  提問(wèn)時(shí)間:2014-4-26
怎樣評(píng)價(jià)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告

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《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JG102-2003規(guī)定:“玻璃幕墻的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果確定;玻璃幕墻高度大于200m或體型、風(fēng)荷載環(huán)境復(fù)雜時(shí),宜進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)荷載。”
    有的論文提出:“風(fēng)洞試驗(yàn)值比規(guī)范更精確”! 風(fēng)洞試驗(yàn)之所以精確,因?yàn)樗嬲M表現(xiàn)出了風(fēng)對(duì)于不同建筑物的影響”。上!痢痢林行摹坝蓢(guó)際著名風(fēng)工程專(zhuān)家×××主持×××邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)室完成的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)翔實(shí),方法可靠,結(jié)論合理!边@些論點(diǎn)值得商榷。
    我們要認(rèn)識(shí)到,風(fēng)洞不能自動(dòng)創(chuàng)造某建筑物所在地點(diǎn)的風(fēng)環(huán)境,并得出建筑物表面各處風(fēng)荷載。建筑物所在地區(qū)的風(fēng)速是通過(guò)風(fēng)速儀等儀器長(zhǎng)期觀測(cè)紀(jì)錄、并經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析得出的;對(duì)風(fēng)剖面還要用高桅塔或高空氣球來(lái)測(cè)得不同高度風(fēng)速后進(jìn)行數(shù)理分析、回歸成公式來(lái)表述。因此不是風(fēng)洞創(chuàng)造預(yù)定的風(fēng)環(huán)境,而是人根據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)資料的分析結(jié)果確定風(fēng)環(huán)境有關(guān)參數(shù),風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)在風(fēng)洞中摸擬大風(fēng)邊界層流場(chǎng),風(fēng)洞中摸擬的風(fēng)環(huán)境與再現(xiàn)的預(yù)計(jì)風(fēng)環(huán)境近似程度完全取決于人對(duì)風(fēng)環(huán)境有關(guān)參數(shù)的理解和運(yùn)用。如果風(fēng)環(huán)境參數(shù)選擇不當(dāng),則模擬的風(fēng)環(huán)境與預(yù)定情況大相徑庭。同時(shí)還要指出風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果主要是體型系數(shù)—來(lái)流風(fēng)壓與建筑表面實(shí)際(壓)吸力的比值,也有的風(fēng)洞試驗(yàn)可在風(fēng)洞中的各高度調(diào)整風(fēng)速來(lái)測(cè)得不同高度的壓力系數(shù)(即體型系數(shù)與風(fēng)壓高度變化系數(shù)近似乘積),各處的風(fēng)荷載是將測(cè)點(diǎn)的壓力系數(shù)乘以風(fēng)洞對(duì)應(yīng)點(diǎn)風(fēng)速換算成實(shí)際風(fēng)環(huán)境中風(fēng)速計(jì)算出來(lái)的風(fēng)壓,即風(fēng)荷載是計(jì)算值,而不是直接從風(fēng)洞試驗(yàn)中得到,在計(jì)算中采用的風(fēng)環(huán)境計(jì)算參數(shù)取值直接影響風(fēng)荷載計(jì)算結(jié)果。
    上!痢痢林行娘L(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告中“×××對(duì)上海風(fēng)環(huán)境進(jìn)行研究后,在其風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告所選用的梯度風(fēng)風(fēng)壓為1.5KPa。這與按規(guī)范GB50009中上海地區(qū)50年回歸期基本風(fēng)壓0.55 KPa,并經(jīng)風(fēng)壓風(fēng)速轉(zhuǎn)換后利用規(guī)范公式7.6.2-2推導(dǎo)的結(jié)果比較,×××的梯度風(fēng)風(fēng)壓結(jié)論介于地粗面糙度A類(lèi)B類(lèi)之間,而不是通常認(rèn)為的陸家嘴地區(qū)為地粗面糙度C類(lèi)!鄙虾5貐^(qū)基本風(fēng)壓0.55 KPa是根據(jù)上海氣象臺(tái)歷年(50年以上)來(lái)的最大風(fēng)速記錄,經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析確定的(規(guī)范對(duì)梯度風(fēng)高度分別規(guī)定為hTa=300m、hTb=350m、hTc=400m、hTd=450m)。上述風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告所選用的梯度風(fēng)風(fēng)壓為1.5KPa,沒(méi)有說(shuō)明梯度風(fēng)高度取多高,梯度風(fēng)風(fēng)速用什么方法(儀器),經(jīng)過(guò)多少(幾十)年、取得多少(幾十、幾百、幾千、幾萬(wàn)-----)個(gè)樣本,用什么方法得出的。怎樣得出比規(guī)范更精確的結(jié)論的。
    在大氣邊界層內(nèi),風(fēng)速隨離地面高度而增大。在大量觀測(cè)資料積累的基礎(chǔ)上,基于相似理論得出的近地層的風(fēng)速廓線(xiàn)(剖面) 近似符合指數(shù)規(guī)律,盡管這種方法具有思路清析、概念明確、易于操作的特點(diǎn),但從對(duì)若干個(gè)有100m以上的超高層建筑地區(qū)不同高度最大風(fēng)速記錄統(tǒng)計(jì)分析,100m以上風(fēng)速廓線(xiàn)(剖面)并不符合指數(shù)規(guī)律,而是呈拋物線(xiàn)或多項(xiàng)式曲線(xiàn)分布。風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)一種方法是取全斷面同一流場(chǎng)速度(流場(chǎng)速度的不均勻性小于2%),試驗(yàn)的結(jié)果主要是體型系數(shù)(來(lái)流風(fēng)壓與建筑表面實(shí)際(壓)吸力的比值),用此體型系數(shù)乘以風(fēng)壓高度變化系數(shù)和用風(fēng)洞對(duì)應(yīng)點(diǎn)風(fēng)速換算成實(shí)際風(fēng)環(huán)境中風(fēng)速計(jì)算的風(fēng)壓的結(jié)果即為設(shè)計(jì)風(fēng)荷載(陣風(fēng)還考慮陣風(fēng)系數(shù))。另一種方法是風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),在風(fēng)洞中試驗(yàn)區(qū)前設(shè)擋板、百頁(yè)、擱柵、濾網(wǎng)等使試驗(yàn)區(qū)風(fēng)洞剖面上、下各點(diǎn)風(fēng)速不同,并使風(fēng)洞風(fēng)剖面符合規(guī)定的指數(shù)規(guī)律,試驗(yàn)的結(jié)果測(cè)得不同高度的壓力系數(shù)(即體型系數(shù)與風(fēng)壓高度變化系數(shù)近似乘積),測(cè)點(diǎn)的壓力系數(shù)乘以風(fēng)洞對(duì)應(yīng)點(diǎn)風(fēng)速換算成實(shí)際風(fēng)環(huán)境中風(fēng)速計(jì)算出來(lái)的風(fēng)壓,得出風(fēng)荷載值,但是風(fēng)剖面取不同指數(shù)值,會(huì)得出不同結(jié)果。例如上海中銀(浦東國(guó)際金融)大廈風(fēng)洞試驗(yàn),同濟(jì)大學(xué)取α=0.16(基準(zhǔn)點(diǎn)取為350 m、基準(zhǔn)點(diǎn)風(fēng)壓3.8 KPa),得230m處風(fēng)荷載為7KPa,上海建筑科學(xué)研究院取α=0.18(基準(zhǔn)點(diǎn)取為230 m、基準(zhǔn)點(diǎn)風(fēng)壓1.65KPa),得230m處風(fēng)荷載為7.49KPa,如果將上海建筑科學(xué)研究院取α=0.18用算換公式C=(230/10)0.16×(230/10)0.18=0.939,7.49×0.939=7.03≈7.00KPa。上!痢痢林行摹L(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告’報(bào)告的“風(fēng)洞試驗(yàn)值與按規(guī)范公式計(jì)算結(jié)果不同,按規(guī)范公式計(jì)算風(fēng)壓隨樓層高度而升高,在400米處,即規(guī)范的(C類(lèi))梯度風(fēng)高度趨于平穩(wěn)。但風(fēng)洞試驗(yàn)顯示風(fēng)壓在260米處達(dá)到最大,然后開(kāi)始隨高度上升平穩(wěn)下降”(也有部分風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告有類(lèi)似報(bào)告)。不過(guò)上述‘風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告’未說(shuō)明風(fēng)洞試驗(yàn)區(qū)風(fēng)洞風(fēng)剖面指數(shù)α取值(按C類(lèi)還是介于地粗面糙度A類(lèi)B類(lèi)之間)。風(fēng)洞試驗(yàn)值與按規(guī)范公式計(jì)算結(jié)果不同,形成這種差異的原因還不能確定,是來(lái)流風(fēng)速對(duì)高層建筑的效應(yīng)就是這樣,還是風(fēng)洞中風(fēng)環(huán)境(有風(fēng)洞壁約束)與自然界風(fēng)環(huán)境(自由流通)的差異形成的,誰(shuí)更精確要用實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià),即在進(jìn)行過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)的建筑上每隔一定高度,同時(shí)設(shè)風(fēng)速儀和風(fēng)壓板,測(cè)出某一高度大氣流場(chǎng)風(fēng)速和同一高度建筑上風(fēng)壓值,積累觀測(cè)資料得出更精確的結(jié)論。 
風(fēng)壓是速度壓,風(fēng)速只是代表在自由氣流中某點(diǎn)的風(fēng)速,房屋建筑設(shè)計(jì)時(shí)不能直接以該風(fēng)速作為結(jié)構(gòu)荷載,因?yàn)榉课荼旧聿⒉皇抢硐氲厥乖瓉?lái)的自由風(fēng)流停滯,而是讓氣流以不同方式在房屋表面繞過(guò),因此房屋對(duì)氣流形成某種干擾,要完全從理論上確定氣流影響的物體表面的壓力,目前還是做不到。一般都是通過(guò)試驗(yàn)的方法確定風(fēng)作用在建筑物表面所引起的壓力(吸力)與來(lái)流風(fēng)壓的比值,即風(fēng)荷載體型系數(shù),它表示建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律,主要與建筑物的體型與尺度有關(guān)(荷載規(guī)范共列出38種基本體型),一些高層建筑采用一些特殊的體型(非基本體型),且不同高度采用不同的截面形狀,沿高度變化的截面風(fēng)壓分布復(fù)雜多變,例如正負(fù)風(fēng)壓系數(shù)都出現(xiàn)在雙園弧面尖角拐角,雙園弧面與過(guò)渡段交接處的尖角上有極強(qiáng)的壓力脈動(dòng)等,這些分布規(guī)律在荷載規(guī)范風(fēng)荷載體型系數(shù)表中是查不到的,需要通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和確定!
    風(fēng)洞試驗(yàn)用模型為實(shí)際尺寸的1/200~1/400,如1/400模型上最外一測(cè)點(diǎn)距邊5mm,它反映的是建筑上距邊2m處的風(fēng)壓值,風(fēng)壓值在邊角部變化很快,測(cè)點(diǎn)微小的變化即會(huì)引起較大的偏差,就是說(shuō)風(fēng)洞模型在邊角部的讀數(shù)有可能與實(shí)際值存在偏差,因此,對(duì)于邊角部風(fēng)壓值要在風(fēng)洞試驗(yàn)值的基礎(chǔ)上考慮適當(dāng)調(diào)整!督ㄖY(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009指出:“對(duì)封閉式建筑物,考慮到建筑物內(nèi)實(shí)際存在的個(gè)別孔口和縫隙,以及機(jī)械通風(fēng)等因素,室內(nèi)可能存?zhèn)在正負(fù)不同的氣壓”!膀(yàn)算圍護(hù)構(gòu)件及其連接的強(qiáng)度時(shí),可按下列規(guī)定采用局部風(fēng)壓體型系數(shù)----二、內(nèi)表面   對(duì)封閉式建筑物,按外表面風(fēng)壓的正負(fù)情況取-0.2或0.2!倍L(fēng)洞試驗(yàn)只反映外表面的正負(fù)風(fēng)壓,因此設(shè)計(jì)時(shí)要在風(fēng)洞試驗(yàn)值的基礎(chǔ)上考慮內(nèi)表面局部風(fēng)壓體型系數(shù)。
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009指出:“當(dāng)多個(gè)建筑物,特別是群集的高層建筑,相互間距較近時(shí),宜考慮風(fēng)力相互干擾的群體效應(yīng);一般可將單獨(dú)建筑物的體型系數(shù)μs乘以相互干擾征增大系數(shù),該系數(shù)可參考類(lèi)似條件的試驗(yàn)資料確定;必要時(shí)宜通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)得出!碑(dāng)周?chē)休^多高層建筑時(shí),這一群體對(duì)風(fēng)產(chǎn)生特定的群體干擾因而形成了特定的風(fēng)環(huán)境,對(duì)所設(shè)計(jì)的高層建筑也會(huì)產(chǎn)生影響,受到群體干擾影響時(shí),對(duì)稱(chēng)的截面形狀會(huì)出現(xiàn)并不對(duì)稱(chēng)的風(fēng)壓分布,特別是上游和下游建筑物對(duì)氣流產(chǎn)生的干擾造成群體干擾影響下的氣流特性與單體有很大差別,其風(fēng)壓分布復(fù)雜多變,而我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范未考慮群體干擾的影響因素,這些分布規(guī)律在荷載規(guī)范風(fēng)荷載體型系數(shù)表中是查不到的,需要通過(guò)風(fēng)洞試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證和確定。必須指出風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),群體干擾效應(yīng)必須采用最不利組合,例如上海中銀(浦東國(guó)際金融)大廈風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),進(jìn)行了有或無(wú)交銀大廈的對(duì)比試驗(yàn),無(wú)交銀大廈時(shí)北面鄰緊交銀大廈大面上風(fēng)壓有所增大,有交銀大廈時(shí),由于交銀大廈的存在,+143米近邊緣處局部風(fēng)壓系數(shù)增大近4倍。因此,風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí),不僅要考慮現(xiàn)有建筑布局,而且要考慮將來(lái)建筑布局變化后的不利影響,取最不利組合。 
回答時(shí)間:2014-4-26

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