由于超高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，風(fēng)負(fù)荷對(duì)這種高溫建筑起著控制作用，正確分析超高層建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)負(fù)荷的分布機(jī)理尤為重要[1-4]。本文依托重慶某超高層項(xiàng)目，該項(xiàng)目由超高層酒店辦公綜合樓、超高層辦公樓和多層商業(yè)裙房構(gòu)成。其中，1號(hào)塔是酒店辦公綜合大樓，結(jié)構(gòu)計(jì)算高度為270m，最高層數(shù)為60層的2號(hào)塔是辦公大樓，其結(jié)構(gòu)計(jì)算高度為150m，商業(yè)裙地面5層地下4層，商業(yè)中心整體屬于超高層建筑群。由于風(fēng)場(chǎng)的復(fù)雜性，整個(gè)建筑物和局部位置的風(fēng)負(fù)荷的取值缺乏規(guī)范依據(jù)。因此，本文著重研究周邊建筑群影響下的局部系數(shù)分布[5-7]。

1風(fēng)孔試驗(yàn)介紹

1.1試驗(yàn)設(shè)備與方法

本次試驗(yàn)風(fēng)孔為串聯(lián)雙試驗(yàn)段回/直流邊界層風(fēng)孔，其低速試驗(yàn)段寬4.0m，高3.0m，長(zhǎng)24.0m，最大風(fēng)速超過(guò)30.0m/秒，高速試驗(yàn)段寬2.2m，高2m，長(zhǎng)5.0m，最大風(fēng)速超過(guò)80.0m/s，低速試驗(yàn)段流場(chǎng)達(dá)到優(yōu)秀邊界層風(fēng)孔流場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)[8-9]。

1.1.1測(cè)量系統(tǒng)和工作原理

在進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)前，需要調(diào)整風(fēng)洞的來(lái)流風(fēng)，調(diào)整中需要測(cè)量參考風(fēng)速。本次試驗(yàn)流場(chǎng)風(fēng)速通過(guò)皮托管和微壓計(jì)進(jìn)行參考點(diǎn)風(fēng)速和參考點(diǎn)靜壓的測(cè)量和監(jiān)測(cè)。參考點(diǎn)的位置一般選擇在不易受模型干擾的位置，通常可以設(shè)置在模型結(jié)構(gòu)頂部的高度或梯度風(fēng)的高度。本次風(fēng)孔試驗(yàn)的測(cè)量系統(tǒng)工作原理如圖1所示。作用于建筑模型表面的風(fēng)壓通過(guò)測(cè)壓孔和測(cè)壓到壓力傳感器，壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后被記錄下來(lái)，可以通過(guò)PC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。各測(cè)量點(diǎn)測(cè)量的壓力值和參考靜壓值的差異是該測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際風(fēng)壓值。

1.1.2邊界層模擬

該項(xiàng)目所處地面粗糙度類(lèi)別為c類(lèi)，大氣邊界層風(fēng)剖面指數(shù)α為0.22，底部亂流度約為26%。試驗(yàn)中采用粗糙元和尖塔等模擬大氣邊界層，采用熱線(xiàn)風(fēng)速計(jì)系統(tǒng)，測(cè)量大氣邊界層在模型附近的速度剖面和亂流度。

1.2試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

本次試驗(yàn)使用的模型比例為1:300，總高度約為0.9m，采用工業(yè)合成塑料板制作。該項(xiàng)目所在地建筑密度較大，本次試驗(yàn)?zāi)�擬了以該超高層建筑為中心500m范圍內(nèi)的重要建筑，研究其遮擋條件下的體型系數(shù)分布。考慮到干擾建筑細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)等對(duì)目標(biāo)建筑的影響較小，周邊建筑模型均采用簡(jiǎn)單形狀制作，表面也平整光滑，僅反映周邊建筑的主體輪廓。

1.3工況介紹

本次試驗(yàn)在有外圍建筑和無(wú)外圍建筑兩種工況下分別進(jìn)行了16個(gè)風(fēng)向角的風(fēng)孔試驗(yàn)，以每22.5度為工況子項(xiàng)，圖4顯示了各種試驗(yàn)工況的風(fēng)向角示意圖，重慶的主導(dǎo)風(fēng)向是北風(fēng)，對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)工況的270度。

2數(shù)據(jù)處理與結(jié)果對(duì)比

2.1體系數(shù)

本次試驗(yàn)旨在研究體系數(shù)在不同遮擋條件下的分布情況。為了符合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，與局部系數(shù)的定義相似，試驗(yàn)收集的風(fēng)壓數(shù)據(jù)在簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換后，給出與相同高度沒(méi)有受到干擾的流動(dòng)平均風(fēng)壓的無(wú)限大綱，如式(1)所示。c軍Pi=Pi1/2U2z(i)(1)其中，pi是模型表面的風(fēng)壓平均值，是空氣密度的Uz(i)在i測(cè)量點(diǎn)的高度流動(dòng)平均風(fēng)速。測(cè)量建筑表面有(無(wú))環(huán)境建筑時(shí)目標(biāo)結(jié)構(gòu)各面在所有情況下的局部系數(shù)和幕墻等部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)關(guān)注的陣風(fēng)效應(yīng)的局部系數(shù)峰值。

2.2結(jié)果的比較和分析

在此需要說(shuō)明。圖5、圖6只給出典型情況下的結(jié)果，重慶地區(qū)主導(dǎo)北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，其對(duì)應(yīng)情況為270度風(fēng)向角狀況，本文重點(diǎn)關(guān)注該狀況下的風(fēng)壓分布狀況。數(shù)據(jù)結(jié)果分析顯示，1、2號(hào)測(cè)量點(diǎn)的局部系數(shù)在迎風(fēng)面中心最大，從迎風(fēng)面向迎風(fēng)面的角部區(qū)域，系數(shù)逐漸減少。這是因?yàn)椋�在建筑物表面的中心，流風(fēng)垂直沖擊建筑物表面，從中心點(diǎn)向兩個(gè)建筑物的上下端獲得最大的平均風(fēng)壓，有逐漸增強(qiáng)的流動(dòng)分離作用，表面的平均風(fēng)壓逐漸減少。在建筑物的兩個(gè)側(cè)面，由于流動(dòng)分離和渦流脫落的共同作用，吸引力比背風(fēng)面大。

3結(jié)論

(1)無(wú)周?chē)�建筑時(shí)，1、2塔體型系數(shù)沿建筑周向分布，各測(cè)點(diǎn)隨風(fēng)向角變化規(guī)律基本一致，0度、90度、180度、270度風(fēng)向角時(shí)表面風(fēng)壓基本相同，迎風(fēng)面中間體型系數(shù)為正值，接近1.1。側(cè)風(fēng)面受漩渦脫落的影響，體型系數(shù)大于背風(fēng)面，絕對(duì)值在前緣最大，大小與迎風(fēng)面角基本相同(2)如有周?chē)�建筑干擾，各風(fēng)向角體型系數(shù)在遮擋高度范圍內(nèi)分布混亂。特別值得注意的是，在一些特定的風(fēng)向角下，目標(biāo)建筑在隔斷條件下的風(fēng)荷載體系數(shù)相反較大，這可能是由于隔斷建筑的存在，導(dǎo)致來(lái)流中渦流脫落。(3)幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，由于周?chē)�建筑的干擾，應(yīng)分別參考周?chē)�建筑的兩種情況，取絕對(duì)值大的體型系數(shù)峰值。