论文建筑外表面风压系数分布是关于风压方面的论文题目、论文提纲、风压和风量论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：随着城市建筑物高度和密度的增加,建筑物周围的局部风环境不仅会影响人们的舒适性,而且会使城市的空气污染加剧.在自然通风中,建筑表面是否开口对自然通风产生不可忽视的影响,研究的热点和难点在于如何确定风压作用下建筑开口的自然通风量.本文通过研究典型建筑外表面风压系数和建筑周围的流场对建筑周围污染物浓度场的相互关系及影响机理,深刻揭示建筑周围污染物浓度场的流动和扩散规律,为改善建筑自然通风和采取防护污染物扩散的应急措施提供科学依据.
关键词：建筑风环境；建筑风荷载；建筑外表面风压系数；自然通风
前言
建筑风环境是现代城市规划和建筑设计中需要考虑的重要问题之一,特别是对高层居住建筑而言,建筑周围的风既是影响建筑风荷载的重要因素,又是建筑自然通风的直接动力.作用于建筑物上风荷载的确定对建筑结构计算和设计非常重要,建筑外表面风压系数的分布对决定了由风压引起的自然通风,因此建筑外表面风压系数的分布是空气渗透计算和建筑自然通风的设计基础.
1建筑模型的选择和确定
1.1物理模型
根据对香港高层居住建筑及香港气象条件的调研,本文拟采用两个风洞物理模型,即模型1和模型2（如图1所示）：模型1为一实体模型,其几何比例为1：150,代表原型高度为100m,层数为33层的高层居住建筑,模型高度为0.667m；模型2为一设置可开启外窗的建筑模型,且室内空间和门窗严格按照原型建筑等比例设置,其几何比例为1：30,代表原型高度为30m,层数为10层的高层居住建筑,模型高度为1m.模型1和模型2在风洞中最大阻塞比（模型顺风向投影面积/风洞试验段面积）为2.2%和4.0%,满足8%的限制.模型为采用有机玻璃制成的刚性模型,模型具有足够的强度和刚度,在试验中不发生变形和振动现象,以保证压力测量的精度.试验中模型安装在转动平台上,通过旋转平台对模型进行不同来流风向角度下的风压测试.
（a）小比例模型1：150 （b）大比例模型1：30
图1高层居住建筑风洞试验模型
本文中,模型1和模型2分别置于风洞的高流速段和低流速段,参考高度均采用建筑模型本身的高度.模型1的参考高度为0.667m,模型2的参考高度为1m.模型1和模型2参考高度的参考风速分别为5.86 m/s 和3.27m/s,雷诺数已超过15000,流动进入自模拟区,流动将不受雷诺数的影响.
1.2来流大气边界层特征
大气边界层风剖面可分别由对数分布和指数律分布表示.试验在均匀流场和中性大气边界层进行,考虑到模拟建筑物处于繁华都市中,本文风洞中模拟大气边界层湍流场采用A类地貌大气边界层（见表1）.
表1 大气边界层特性
大气边界层模拟装置是尖劈、风板、粗糙元加链条.尖劈的作用主要决定于来流风的形状,尖劈之间间距30cm.粗糙元由边长12cm×6cm规格的立方块组成,高度由远及近分5～7级逐渐降低,粗糙元在布满整个来流区域,呈梅花形排列（见图1）,共14列.粗糙元的横向间距为20cm和10cm.粗糙元后面为链条横排.其中尖劈主要形成来流风速剖面,而风板和远距离粗糙元形成中高部的湍流剖面,近处粗糙元和链条形成来流风底部湍流剖面.
风洞标定过程中,利用Cobra Probe风速仪测量风速样本函数,由计算机采集数据并按照统计分析的数据处理方法给出平均风速、湍流强度、自相关系数以及湍流积分尺度参数.
1.3风洞试验方案设计
根据试验的目的和建筑使用的功能的要求,压力测点布置应考虑两个方面的问题：一是整个压力测点的布置应反映整个建筑外表面风压系数分布情况；二是压力测点尽量布置到建筑外表皮开窗部位,因为这样更能有利于进行建筑外表面风压系数分布和自然通风的关系研究.
沿建筑模型1高度方向,分别在5、12、22和30层外表面布置52个压力测点,分别在7、17和27层建筑外表面布置80个压力测点,不同测点编号记为X-YY,例如第5层第20个测点编号可写为5-20.如图2和3所示,模型表面风压测点总个数为448个.来流风向范围设置于0°至90°之间,每隔5°为一个试验工况,建筑表面风压测试分为19个工况.
图2 5,12,22,30层建筑外表面压力测点分布图
图3 7,17,27层建筑外表面压力测点分布图
图4 模型1建筑表面风压测试系统
试验工况一览见表2.由于选择的建筑具有中心对称性,建筑外表面风压系数的对称性由65°和115°风向得到验证,相应点风压系数的误差不超过10%.因此,完全满足对称性要求.
表2 小比例模型风洞试验工况设计
表3 大比例模型风洞试验工况设计
1.4风洞试验结果及分析
1.4.1试验结果
平均风压系数Cp沿建筑外表面的分布如图5～7所示.横坐标表示不同建筑楼层的测点编号（见图2 和3）,纵坐标表示风压系数值.不同楼层用不同颜色示意.第5、12、22和30层各有52个测点；第7、17和27层各有80个测点.图中“5层（52）”表示第5层共52个风压测点,其他标注亦为如此.
（a）
（b）
图5 风向为0°时建筑外表面平均风压系数分布
（a）
（b）
图6 风向为45°时建筑外表面平均风压系数分布
（a）
（b）
图7 风向为90°时建筑外垂直表面平均风压系数分布
1.4.2试验分析
从建筑外表面压系数的总体分布规律可以清楚地反映出整个建筑周围的风压特性.总体来看,在不同的风向下,建筑外表面风压系数分布的复杂性受建筑外形的直接影响.建筑外表面平均风压系数在不同建筑表面呈现出规律性的变化,基于建筑外形的对称性,风压系数也表现出良好的对称性.这说明在建筑周围,流场是关于来流风向轴对称的.根据本文研究的目的,将主要讨论建筑天井内和建筑单元两侧的平均风压系数的分布特点和规律.建筑天井内平均风压系数的分布用于深入分析探讨建筑天井内的流场和浓度场分布特性；建筑单元两侧的平均风压系数用于深入分析探讨形成建筑自然通风潜力的大小.
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