【摘 要】
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轻型四坡房屋广泛应用于军事和民用领域,其自重轻,属对风荷载作用敏感的低矮建筑,风荷载往往是设计中的控制荷载。同时,在使用中该类房屋多见群体布置,交错布局是群体布置的形式之一。群体布置时房屋间存在相互干扰的群体效应,房屋表面风压分布特性与单体相比有很大差异,国内外荷载规范对此没有具体规定可供参考,规范滞后于工程实践。对群体干扰效应的研究也多集中于大型冷却塔、高层建筑和立方体建筑,而对同体型同体量的四
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轻型四坡房屋广泛应用于军事和民用领域,其自重轻,属对风荷载作用敏感的低矮建筑,风荷载往往是设计中的控制荷载。同时,在使用中该类房屋多见群体布置,交错布局是群体布置的形式之一。群体布置时房屋间存在相互干扰的群体效应,房屋表面风压分布特性与单体相比有很大差异,国内外荷载规范对此没有具体规定可供参考,规范滞后于工程实践。对群体干扰效应的研究也多集中于大型冷却塔、高层建筑和立方体建筑,而对同体型同体量的四坡房屋交错布局时干扰效应的研究尚未见到报道。为完善轻型四坡房屋群体规划布置方式和抗风设计方法,对交错布局四坡房屋群风致干扰效应进行研究具有理论意义和工程应用价值。为研究交错布局轻型四坡房屋群风致干扰效应,利用计算流体动力学软件Fluent,与低矮建筑TTU对比试算进行数值风洞基础性研究,分析与探讨计算域大小、网格划分方式及数量、湍流模型、离散格式、求解算法和收敛判定准则等主要技术和参数选取。根据规范和房屋使用功能要求,设计8个四坡房屋交错布局的布置方式,以反映群体布置疏密程度的房屋间距与房屋平面对应尺寸之比的5种横、纵向疏密系数和3种风向角为参数,进行共75种工况的数值模拟。与四坡房屋单体对比,分析了房屋表面风压系数等值线及平均风压系数的变化规律。并引入干扰因子量化交错布局相对于单体的受扰程度,分析了干扰因子随风向角和疏密系数的变化规律,得到适用于交错布局的风荷载体型系数。同时还对常见轻型房屋的风荷载体型系数进行了归纳和总结。结果表明:利用数值风洞模拟对交错布局轻型四坡房屋群风致干扰效应进行研究是可行有效的。交错布局四坡房屋相比于单独布置出现了显著的放大效应和遮挡效应,局部区域还出现了风压变号现象。房屋表面出现放大效应区域的风压放大增幅最高达241%,干扰效应强且不可忽略。风向角一定时,疏密系数为影响干扰效应强弱的关键参数。随着疏密系数增大,干扰效应逐渐减弱,Rx=5且Ry=5为干扰效应消失的临界疏密系数。疏密系数小于临界值时,在单体房屋体型系数上乘以最大干扰因子作为放大因子,得到适用于四坡房屋群体交错布局的风荷载体型系数。同时,还提出6种常见轻型房屋在13种布置状态下的风荷载体型系数,为轻型房屋抗风设计提供了依据。
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