主動(dòng)吸氣與被動(dòng)氣動(dòng)控制下超高層建筑風(fēng)荷載特性研究.pdf

1、為了緩解人口與建設(shè)用地之間的矛盾，超高層建筑正越來越受到人們的青睞。由于建造技術(shù)的進(jìn)步和新型高強(qiáng)輕質(zhì)材料的使用，超高層建筑的高度也一次次打破極限，向著更高的方向發(fā)展。當(dāng)建筑物的高度越來越高時(shí)，風(fēng)荷載就逐漸成為其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的決定性因素。采用氣動(dòng)措施改善超高層建筑的抗風(fēng)性能是一種非常有效的手段，而氣動(dòng)措施又可以分為被動(dòng)氣動(dòng)控制和主動(dòng)氣動(dòng)控制兩種形式。對(duì)于被動(dòng)氣動(dòng)控制，風(fēng)工程學(xué)者們已經(jīng)開展了廣泛的研究，而有關(guān)主動(dòng)氣動(dòng)控制方面的研究才剛剛開始，

2、有待深入。本文正是在這樣的背景下開展研究的。
　　為減小超高層建筑的風(fēng)荷載，改善其抗風(fēng)性能，本文把主動(dòng)吸氣控制與被動(dòng)氣動(dòng)控制這兩種方法有機(jī)地結(jié)合起來，研究了其對(duì)超高層建筑風(fēng)荷載特性的影響。本文的主要工作包括以下四個(gè)方面：
　　1、對(duì)已有的吸氣控制裝置進(jìn)行了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了更大功率的吸氣控制?；诘雀叩润w積的原則設(shè)計(jì)了5種超高層建筑剛性模型（包括基準(zhǔn)模型、凹角模型、切角模型、錐臺(tái)模型和Y型模型）以及風(fēng)洞試驗(yàn)方案，并采用CFD方法分

3、析比較了幾何參數(shù)（凹角率、切角率以及錐度）對(duì)模型平均風(fēng)荷載特性的影響，基于CFD結(jié)果確定了模型的具體幾何參數(shù)。
　　2、完成了被動(dòng)氣動(dòng)控制下5種超高層建筑模型的同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)?；谠囼?yàn)結(jié)果，分析了被動(dòng)氣動(dòng)控制和風(fēng)向角對(duì)模型平均風(fēng)荷載特性、脈動(dòng)風(fēng)荷載特性和極值風(fēng)壓特性的影響。
　　3、完成了主動(dòng)吸氣與被動(dòng)氣動(dòng)控制聯(lián)合作用下5種超高層建筑模型的同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn)?；谠囼?yàn)結(jié)果，分析了吸氣流量系數(shù)和風(fēng)向角對(duì)模型平均風(fēng)荷載特性、脈動(dòng)

4、風(fēng)荷載特性和極值風(fēng)壓特性的影響，并與被動(dòng)氣動(dòng)控制下對(duì)應(yīng)模型的風(fēng)荷載特性進(jìn)行了比較，證明了主/被動(dòng)氣動(dòng)控制的優(yōu)越性。
　　4、利用基于RSM湍流模型的RANS方法對(duì)風(fēng)洞試驗(yàn)的典型工況進(jìn)行CFD數(shù)值計(jì)算，然后分別從表面平均風(fēng)壓系數(shù)、層平均風(fēng)壓系數(shù)和整體氣動(dòng)力系數(shù)三個(gè)方面與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，相互驗(yàn)證了CFD方法的可行性以及試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。之后，利用CFD方法探究了凹角吸氣模型和Y型吸氣模型的吸氣孔位置的合理性。最后利用流場(chǎng)的可視化，