暴風雨環境下低矮建築荷載作用的數值與試驗研究

《暴風雨環境下低矮建築荷載作用的數值與試驗研究》是依託浙江大學，由陳水福擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：暴風雨環境下低矮建築荷載作用的數值與試驗研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：陳水福
• 項目類別：面上項目

項目摘要

颱風災害是我國沿海地區低矮建築的主要自然災害。強風攜帶著暴雨共同襲擊低矮建築，往往是造成建築圍護結構破壞的主要原因。本項目採用數值模擬、現場試驗和理論分析相結合的方法，研究暴風雨環境下低矮建築迎風牆面和屋面的風雨協同荷載的變化規律。在對風驅動下單粒雨滴的運動軌跡、所產生的衝擊力，以及風雨共同作用下房屋牆屋面的風荷載和雨荷載的分布與變化特性進行數值模擬和理論分析的基礎上，選擇一幢典型的沿海低矮建築，以自制為主完成牆面風壓、風雨合力的現場測試儀器、牆面雨量收集儀器的配置、連線和現場安裝，並進行暴風雨天氣下迎風牆面風壓、風雨合力及雨量的現場測試。最後對數值模擬和現場測試結果進行分析歸納，提出不同降雨強度和不同風速風向條件下預測低矮建築牆屋面風荷載和附加雨荷載的半經驗公式或實用計算方法。項目預期成果的取得將為經常遭受暴風雨襲擊的沿海低矮建築的抗風設計和實踐提供有力的技術依據和理論指導。

結題摘要

颱風襲擊期間，強風攜帶著暴雨共同作用於沿海地區的低矮建築，往往是造成這些建築圍護直至主體結構損傷破壞的主要原因之一。本項目採用數值模擬、現場實測、風洞試驗及理論分析相結合的方法，研究暴風雨環境下低矮建築迎風牆面和屋面的風荷載以及風驅雨引起的附加雨荷載的變化規律。首先對風驅動下單粒雨滴的運動軌跡、所產生的衝擊力進行理論分析和數值計算；再採用數值模擬方法研究風雨共同作用下沿海典型低矮建築牆屋面的風荷載和雨荷載的分布規律與變化特性。在此基礎上，在浙江台州沿海地區選擇了一幢兩層高的低矮房屋，利用適於現場實測的風雨壓力感測器、數據採集儀等測試設備，於“海葵”颱風登入期間完成了暴風雨天氣下房屋迎風牆面的風壓力、風雨合壓力等的現場測試。通過對數值模擬和現場測試結果進行分析歸納，提出了不同降雨強度和不同風速風向條件下估算低矮建築迎風牆面附加雨荷載的實用方法。與此同時，還對沿海地區易遭風災破壞的低矮輕鋼工業廠房的風荷載進行了風洞試驗研究，對其中的大跨剛架的風致極限承載力和抗風安全性進行了精細的非線性分析，獲得了剛架在不利工況下的抗風安全係數和風致破壞形態；針對剛架抗風安全度偏低的問題，提出了一種簡便實用的節點構造加強方案，可明顯提高剛架的風致安全性，降低剛架對初始缺陷的敏感度。項目所取得的相關結論和成果可為經常遭受暴風雨襲擊的沿海低矮建築的抗風設計和實踐提供技術依據和理論指導。