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《建筑工程风洞试验方法标准》解读
点击次数:1645 发布时间:2015-08-03

行业标准《建筑工程风洞试验方法标准》,编号为JGJ/T338-2014,自2015年8月1日起实施。

风洞试验是确定建筑工程结构风荷载的重要手段,是对《建筑结构荷载规范》有关风荷载规定的必要补充。《建筑工程风洞试验方法标准》不仅为提高建筑工程风洞试验的质量、保证试验结果的可靠性提供了重要的技术依据和标准,也为结构工程师与风工程研究、咨询人员之间的沟通架起了桥梁,必将为建筑工程结构抗风安全和风环境优化发挥重要作用。近日,主编金新阳研究员就标准条文要点进行了解读,希望可以帮助设计人员更好地理解和应用标准。

试验参数模拟

大气边界层:风洞试验应按现行荷载规范规定的地面粗糙度类别模拟大气边界层。为保证大气边界层的模拟精度,对风洞内模拟风剖面的测点数量、覆盖范围、测点间距等都做了明确规定。

试验模型:试验模型应与试验原型的几何相似,应包括建筑表面的主要建筑部件和装饰物,还应模拟周边的环境,包括建筑物、构筑物、显著突出的地形等。并对模型的阻塞比、与风洞壁的距离做了明确规定。

CFD数值模拟:对风环境风场模拟与舒适度评估、风致介质输运、风致积雪漂移等特殊风工程问题,也可采用CFD数值模拟的方法。标准通过附录A规定了数值模拟方法的基本要求。

风洞设备与标模测试

风洞:用于建筑工程试验的风洞设备,投入使用前应通过风洞的验收和流场校测。验收时,应对设备项参数、流场性能、运行状态等做出结论,并形成验收意见;流场校测要对气流稳定性、背景湍流度、轴向静压梯度、流场不均匀度等指标进行测量。

测试设备:商业产品化的风洞试验设备应具有合格证书和检验证书,自主研发的风洞试验设备应满足测试精度的要求,并规定了定期校准、日常维护、量程和精度等对试验测试仪器的各项具体要求。

标模测试:标准按低矮建筑和高层建筑分别给出了两类典型建筑的标准模型和标准测试方法,用于检验风洞试验系统的可靠性。标准中收集整理了以往国内公认先进风洞的试验结果和现场实测结果,通过数据比较可以判断风洞试验结果的合理性。

风荷载试验

风荷载试验主要包括测压试验、测力试验和气动弹性模型试验。根据三种不同类型试验的特点,标准分别对各类试验的适用范围、试验模型、试验方法和成果应用做出规定。

测压试验:测压试验的目的是得到建筑表面平均压力和脉动压力的分布,据此也可结合动力学分析方法进行风振计算,进一步获得建筑结构的位移、加速度等风致响应,为建筑主体结构和围护结构设计提供风荷载依据。

测力试验:直接测量模型在风荷载作用下的弯矩、扭矩、剪力等整体受力以及动态响应。测量结果可用于估算基本振型接近直线的工程结构的风致响应。

气动弹性模型试验:气弹试验是为了可准确评估气动弹性力而进行的,主要针对那些刚度和阻尼均较小、风致振动幅度较大、风和结构的耦合作用对结构响应的影响不可忽略的建筑,如超高层建筑、高耸结构、柔性屋盖、索膜结构等。

zui小风荷载限值:依据风洞试验报告提供的风荷载,考虑风向的风速折减系数不应小于0.85,主结构风荷载不应低于按现行荷载规范计算值的70%,围护结构风荷载不应低于按现行荷载规范计算值的80%。

风环境试验

试验目标:新建的建筑物密集的大型商业或住宅区域,风环境可能对建筑品质有较大影响,在研究建筑方案时宜通过风环境试验判断方案的合理性,并对建筑布局进行调整优化;建在现有城区的规模较大的新建工程,应通过风环境试验评估其对既有区域的风环境造成的不利影响;对那些风环境要求较高的建筑工程,如绿色建筑,应评价和优化其周边风环境的舒适度。

风环境评估:本标准在规定风环境评估准则时,参考了国内外的大量研究成果,并考虑到国内气象资料相对并不完备的现实情况,给出了两种不同的评估方法。在能够获得气象资料时,可根据日zui大风速记录或者逐时风速记录计算不同风速的发生频率,参考Davenport的舒适度分级指标对风环境进行分类。而当缺乏气象资料时,则可采用平均风速比对风环境舒适度作出定性评价,在所有风向下的平均风速比均不宜小于0.1,主导风向下的平均风速比不宜大于1.2。

结论

研究编制建筑工程风洞试验标准,对保证风洞试验质量,提高试验可靠性十分必要。风洞试验经过数十年的发展已日趋成熟,其理论体系和工程应用时的分析框架已基本成型,标准编制时机已经成熟。但风洞试验中仍然存在一些难点问题,在现有技术条件下尚无法完全解决,现有标准充分考虑了具体规定的可行性和可操作性,并将在实施中总结经验,不断完善。

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