平屋蓋低矮房屋風荷載特性實測與實驗研究.pdf

1、風災為最常見的自然災害之一，每年在我國會造成大量的人員傷亡和財產損失，這些損失大多并不是由風直接引起的，而是由于強風作用下房屋建筑的局部損壞或者整體倒塌所致。風災中損毀的絕大多數建筑為低矮房屋，主要破壞形式為屋面迎風邊緣覆面構件的局部損壞或者屋蓋結構的整體破壞。本文通過現場實測系統獲得了強熱帶風暴登陸前后的風速和風壓數據，分析了強風環(huán)境下的近地風場特性和平屋蓋低矮房屋屋面迎風角部的風荷載特性，通過風洞試驗分析了屋面特征湍流的基本特征，并

2、通過屋蓋迎風角部不同大小和形狀的開孔，探討了風致內壓特性，本文的主要研究成果如下:
　　證明了風工程界自然風平穩(wěn)性假定的適用性，順風向脈動風速的概率密度分布與高斯分布匹配較好，而橫風向脈動風速的概率密度分布在正負方向尾部分別向左和向右偏離高斯分布，順風向脈動風速分量中含有較多的大尺度旋渦，而橫風向脈動風速分量中的高頻能量更加突出。
　　10m高處實測B類地貌順風向湍流強度的范圍為0.12～0.17，平均值為0.14，橫風向湍

3、流強度的范圍為0.09～0.13，平均值為0.11;實測A類地貌順風向湍流強度的范圍為0.08～0.15，平均值為0.11，橫風向湍流強度的范圍為0.07～0.12，平均值為0.09;順風向湍流強度的實測值與荷載規(guī)范中的取值相當，但是由于現實中地形地貌變化多端，使得實測結果波動性較大。
　　來流斜風向作用下，由于錐形渦的影響，屋面迎風角部承受極強的風吸力作用，實測風荷載體型系數幅值的最大值能達到規(guī)范規(guī)定值的八倍，顯然荷載規(guī)范低估了

4、實際的風荷載作用，屋面風壓脈動與來流風速和風壓有密切關聯，但是風向角對風壓系數的變化起主要作用。
　　分離泡作用下，屋面平均風壓系數和脈動風壓系數關于屋脊線大致呈對稱分布，且迎風邊緣附近的絕對值較大，越是往后風壓系數的絕對值越小;隨著高度的增加，湍流強度有所降低，再加上迎風墻面上駐點到迎風屋蓋前緣的長度尺度的增大，使得平均風壓系數絕對值有增大的趨勢，而脈動風壓系數則有稍許的減小;只有在一定的風向角范圍內才有錐形渦形成，在20°～7

5、0°風向角范圍內，迎風短邊和迎風長邊兩側均出現了錐形渦，平均風壓系數和脈動風壓系數在兩側均呈錐形分布，成對出現的錐形渦之間不存在相互吸引或其他形式的相互作用，各自獨立運動影響各自作用范圍內的風壓分布。
　　隨著風向角的增加，沿短邊方向的錐形渦的渦核位置和再附位置均向邊緣靠近，沿長邊方向的錐形渦則正好相反。且隨著風向角的變化，再附位置的變化幅度明顯大于渦核位置的變化幅度，用二次曲線對渦核位置和再附位置進行擬合的效果很好;點渦模型低估

6、了這些區(qū)域的試驗值，通過點渦模型的修正公式對風壓剖面進行擬合，結果比較理想;用沒有常數項的二次曲線對試驗中的渦核高度進行擬合，擬合曲線很好地體現了錐形渦渦核高度與截面位置的關系，并且與實測結果的偏離程度較低。
　　房屋內部風壓可認為是均勻分布，由于內外風壓的疊加作用，使得屋面上的強風吸力平均值有大幅的減弱，甚至出現正壓，脈動凈風壓減弱程度則較小，內部風壓脈動在時域和頻域內都具有很高的相關性。
　　房屋內部風壓脈動的功率譜均出