湍流影响低矮建筑易损区风致破坏机理的试验研究

来源 :湖南科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jary_chane
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西北太平洋和南海的台风对我国东部地区风灾影响显著,历次风灾统计表明,风灾造成的损失中低矮房屋因灾损毁尤其严重。对该低矮建筑风致破坏的机理开展研究有利于指导工程实践和相关理论参考,低矮建筑风致破坏主要由各种风参数特性综合决定,因此单独考虑风参数变化便于评估不同风参数特性对低矮建筑的风致破坏的差异。风参数特性主要包括风速风向、湍流强度、湍流积分尺度、功率谱等,其中湍流强度是影响结构风荷载风洞试验的一个重要因素。本文基于3种不同湍流度的均匀湍流场,通过风洞试验重点研究了4种不同坡角低矮房屋屋面的迎风屋沿、山墙区域、屋脊区域及角部区域(易损区域)的风压特性和风载特性,分别探讨了风向角、坡角、湍流度对双坡低矮房屋屋面局域风压的影响。试验结果表明:风向角影响屋面风压尤其是迎风屋沿角部区域风压分布特征明显,45°风向屋面局部测点风压相对较大,且可能在迎风屋面角部形成明显易损区。坡角对双坡低矮房屋屋面风压尤其在0~60°风向下屋面体型系数影响显著,来流平行屋脊时屋面风压体型系数受坡角影响较小;坡角增大有利于减小迎风屋面体型系数的绝对值,30°坡角房屋抗风性能较优;双坡低矮房屋不利极值风压分布主要位于斜风向下屋面角部区域、迎风屋沿区域以及靠近迎风山墙的屋脊区域,且坡角对屋面不利极值风压的产生位置以及数值大小影响显著。湍流影响平均风压不明显,而对脉动、极值风压影响较大;湍流度与屋面脉动风压系数呈线性关系,并定量的给出了不同湍流风场下屋面局域脉动风压的比例系数;湍流度影响迎风、背风屋面体型系数不明显,但随湍流度增大屋面体型系数绝对值存在减小趋势。本文参考了中国规范ABC三类地貌对低矮房屋屋面风载体型系数取值影响的相关研究文献,讨论了湍流度与地貌影响低矮房屋屋面区域体型系数变化规律的差异。分析结果显示:单独考虑湍流度增大会导致双坡低矮房屋屋面体型系数的绝对值减小,而ABC三类地貌中湍流度增大导致屋面体型系数绝对值的增加的现象还需考虑风速剖面和其他因素的影响。
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