多层建筑屋顶风场特性的分析研究

作     者：张嘉龙 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹琼

授予年度：2020年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：多层建筑 屋顶风场 现场实测 未受扰来流 风洞试验 数值模拟 

摘      要：近年来,鉴于风灾的重大危害性,很多国内外学者针对低矮建筑和高层建筑的风荷载特性、风致响应开展了一系列的研究,并取得了很多相应的成果,为推动风工程的发展做出了不可磨灭的贡献,但由于我国的经济发展历史和特殊国情,很多城市中的医院、学校、办公楼仍存在着很多多层建筑,而关于多层建筑的抗风研究却较少,所以开展多层建筑风工程特性的研究有一定的价值。此外,由于国家对绿色环保问题的重视,促进了可再生能源的迅速发展,诸多建筑屋面均布置了光伏板、聚光镜等太阳能热发电设备,而这类型的结构对风荷载的影响较为敏感,屋顶风场是研究屋面设备风荷载的重要前提条件,因此开展多层建筑结构屋顶风场的分析研究具有较大的科学意义和工程价值。本文通过现场实测、风洞试验和数值模拟等方法对多层建筑的屋顶风场特性进行深入的分析研究。主要研究内容如下:（1）本文通过对张家口河北建筑工程学院附教学楼屋顶风场的实测数据分析,研究了多层建筑屋顶的平均风速、湍流强度、阵风因子等随时间的变化情况,以及平均风速与湍流强度、湍流积分尺度的关联,最后分析了实测数据与Von Karman谱的吻合情况。（2）本文对多层建筑顶部风场进行了不同风向角下的风洞试验,通过分析屋顶不同水平位置测点A、B、C的试验数据,研究了风向角对屋顶风场的影响,以及不同风向来流下屋顶风场的变化规律和屋面的风场分布,并分析了屋顶风场与未受扰来流风场的区别。（3）基于数值模拟软件Fluent17.2对多层建筑开展全尺寸的数值模拟,基于数值模拟结果分析了屋顶风速和湍流度随高度的变化规律,阐述了多层建筑屋顶风场和周围风场的形成机理,最后研究了在同一来流风向不同风速条件下,屋顶风场的变化情况。