雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場及其高層建筑風(fēng)荷載特性研究.pdf

1、雷暴沖擊風(fēng)是雷暴天氣中強(qiáng)烈的下沉氣流猛烈撞擊地面形成的沿地表傳播的極具突發(fā)性和破壞性的一種強(qiáng)風(fēng)，是非臺風(fēng)地區(qū)極值風(fēng)速形成的主要原因，對建筑結(jié)構(gòu)具有很大的危害性。然而，目前我國抗風(fēng)設(shè)計(jì)規(guī)范還沒有對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場和風(fēng)荷載信息的相關(guān)規(guī)定，從工程的角度去研究雷暴沖擊風(fēng)及其對建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用顯得迫在眉睫。因此，本文對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場及其對高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用機(jī)理進(jìn)行了深入的分析研究，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
　?、俨捎渺o止型沖擊射流模

2、型在試驗(yàn)室模擬雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場，采用熱線風(fēng)速儀對平地和坡地工況雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場進(jìn)行了詳細(xì)的測試工作。測試結(jié)果表明：初始射流參數(shù)和射流速度對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場有顯著影響，但并不影響通過射流參數(shù)無量綱之后的風(fēng)速剖面。平地工況雷暴沖擊風(fēng)最大徑向風(fēng)速出現(xiàn)在1倍射流直徑的徑向位置處，最大風(fēng)速約為1.05倍射流速度，最大風(fēng)速出現(xiàn)的高度約為0.037倍射流直徑。雷暴沖擊風(fēng)徑向風(fēng)速剖面為“鼻子狀”，與大氣邊界層平均風(fēng)速剖面存在巨大差異。坡地地形對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場

3、影響較大。與對應(yīng)平地工況相比，坡地檐口位置存在約為1.2倍的徑向風(fēng)速加速效應(yīng)；在坡地檐口之后，雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場雖然輻射的高度更高，但風(fēng)場強(qiáng)度衰減的速度卻更快。針對現(xiàn)有雷暴沖擊風(fēng)徑向風(fēng)速模型不適用于所有徑向位置的缺點(diǎn)，根據(jù)熱線測試得到的平地工況徑向平均風(fēng)速結(jié)果建立了沿徑向變化的徑向平均風(fēng)速剖面模型。
　?、诓捎么鬁u模擬方法對平地和坡地地形雷暴沖擊風(fēng)瞬態(tài)風(fēng)場進(jìn)行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬與物理試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了相互比對，結(jié)果較為吻合。根據(jù)瞬態(tài)風(fēng)場

4、的模擬結(jié)果，詳細(xì)分析了雷暴沖擊風(fēng)從下沉氣流形成，到撞擊地面，直至以前端渦旋的方式向四周發(fā)散的整個過程。分析表明，前端渦旋的發(fā)展對雷暴沖擊風(fēng)瞬態(tài)風(fēng)場有決定性的作用。根據(jù)大渦模擬得到的平地工況雷暴沖擊風(fēng)豎向風(fēng)速結(jié)果，給出了各徑向位置處雷暴沖擊風(fēng)豎向風(fēng)速剖面數(shù)學(xué)模型。
　　③進(jìn)行了雷暴沖擊風(fēng)作用下方形截面高層建筑剛性模型測壓試驗(yàn)，詳細(xì)分析了雷暴沖擊風(fēng)作用下高層建筑表面風(fēng)壓的幅值特性、頻譜特性和相關(guān)性。根據(jù)平地和坡地地形兩類工況實(shí)驗(yàn)結(jié)果，