《雙層幕牆脈動風荷載的理論及試驗模擬方法研究》是依託浙江大學，由徐海巍擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：雙層幕牆脈動風荷載的理論及試驗模擬方法研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：徐海巍
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了滿足建築通風、節能和降噪的需要，通風雙層幕牆開始在工程中廣泛套用。然而與之相應的抗風理論發展卻嚴重滯後，這也使得設計師們對其風荷載取值常常感到無所是從。以往的研究大多集中在雙層幕牆平均風特性的探討卻很少涉及脈動風效應，對模型縮尺效應也一直未能給出明確的試驗修正方法。針對以上問題本項目綜合採用理論分析、風洞試驗和數值模擬對雙層幕牆內外表面的脈動風荷載特性與其眾多影響因素，內部脈動風回響機理，模型縮尺效應的成因和相應的試驗修正方法，以及幕牆風荷載的非高斯特性與峰值因子取值等方面展開系統的研究。在此基礎上總結出雙層幕牆的抗風最佳化體型，建立其脈動風回響的理論評估模型，提出適用於雙層幕牆的風洞試驗模擬策略並探索基於大渦模型的CFD數值模擬技術對雙層幕牆脈動風荷載進行預測，最終形成一套由理論→試驗→工程套用的雙層幕牆抗風理論體系框架。本項目研究成果對指導該類幕牆抗風設計具有重要的理論和實際意義。
結題摘要
雙層幕牆結構因具有通風、節能和降噪的優勢而在工程中廣泛套用。然而與之相應的抗風理論發展卻嚴重滯後，這也使得設計師們對其風荷載取值常常感到無所是從。針對這一問題本項目綜合採用理論、風洞試驗和數值模擬對雙層幕牆內外表面的脈動風荷載特性與其眾多影響因素，內部脈動風回響機理，模型縮尺效應的成因和相應的試驗修正方法，以及幕牆風荷載的極值與峰值因子等設計參數取值方面展開研究，並探索了數值模擬技術在雙層幕牆脈動風荷載預測上的有效性。取得的主要研究成果包括：（1）理論方面，掌握了廊道寬度，通風口面積比，廊道形式等因素對幕牆所受脈動風壓的影響並基於此提出了其抗風體型最佳化策略，了解了雙層幕牆風荷載的取值分布規律，建立了其內部風荷載回響與外壓的經驗關係，形成了一套適用於典型雙層幕牆結構抗風設計的體型係數，極值風荷載和峰值因子的資料庫，這些成果將從理論和數據上保障並且提升雙層幕牆的抗風性能。（2）試驗技術上，理清了模型縮尺效應產生的原因是由於近壁面沿程損失的模擬失真，提出了基於廊道間距調整的風洞試驗縮尺效應的修正思路並研發了相應的試驗模擬裝置，這一成果將直接為各類雙層幕牆結構設計風荷載取值提供試驗技術支撐，具有廣闊的工程套用前景。（3）數值模擬上：採用最佳化的格線劃分策略能夠有效提升數值模擬的效率和精度，數值模擬技術對於幕牆迎風狀態下各表面的正風壓模擬較為合理，但對於氣流分離和渦脫所產生的負風壓的預測存在一定誤差。本項目研究通過大量風洞試驗取得了均勻湍流風場和大氣邊界層風場下，不同通風口面積比和廊道寬度的雙層幕牆各表面的同步風壓時程。這些關鍵數據將可以直接為類似幕牆工程的抗風設計提供風荷載取值，也將為行業設計規範的制定提供基礎數據。通過本項目研究初步形成了一套理論、試驗和設計套用相結合的雙層幕牆抗風理論框架體系，有助於提升該領域的抗風理論和實踐水平。
