低矮房屋迎风屋面局部风压特性研究

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全球气候变暖,登陆及影响我国台风频次呈现逐年递增趋势。我国沿海村镇地区分布着大量低矮民居房屋,低矮房屋的破损或倒塌及其带来的人员伤亡是造成风灾损失巨大的主要原因之一。风灾统计调查表明,低矮房屋的损毁基本为屋面结构的破坏,尤其是屋面迎风边缘、角部及屋脊局部区域的破坏。因此,针对我国沿海台风多发地区低矮房屋迎风屋面局部风压特性的研究具有重要意义。本文首先以体型比为1.5:1:1,房屋几何尺寸为24m×16m×16m,屋面坡角为4.8°的双坡屋面低矮房屋作为基准模型,基于Reynolds时均N-S方程,采用可实现的k-湍流模型(Realizablek-)对其表面风压进行了数值模拟,将数值模拟结论与同体型比低矮房屋风洞试验结果对比表明,本文数值模拟方法能较好地反映低矮房屋表面风压的分布。其次,针对低矮房屋易毁屋面局部风压分布规律的影响因素展开研究。(1)对单栋双坡屋面低矮房屋进行了数值模拟,以主要房屋参数(屋面坡角、檐口高度)为变量,研究典型风向角下各参数对低矮房屋迎风屋面局部区域风压特性的影响,获得不利工况下迎风屋面局部测点风压峰值。(2)对两栋几何尺寸相同的低矮房屋在相互干扰影响下进行数值分析,研究不同布置形式及布置间距下,施扰房屋模型对受扰房屋迎风屋面局部风压分布规律的影响,并用以局部区域体型系数定义的干扰因子IF表述施扰房屋模型的干扰效应影响,揭示了气流相互干扰影响下低矮房屋的合理布置形式。(3)以来流风向角为变量,深入探讨了墙面不同开洞工况单面墙开洞率、单面墙开洞位置及双面墙开洞)对屋面局部风压的影响,总结了墙面开洞所致房屋屋面内风压变化规律。
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