臺風(fēng)風(fēng)場雙坡屋面原型實驗房風(fēng)荷載風(fēng)洞試驗研究.pdf

1、我國地處西太平洋沿海區(qū)域，據(jù)統(tǒng)計每年登陸臺風(fēng)約8個，伴隨而來的風(fēng)致災(zāi)害給我國國民經(jīng)濟造成了巨大損失。因而，探討臺風(fēng)自身特性及其作用機理，對我國臺風(fēng)多發(fā)地區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計具有重大的參考價值。本文以現(xiàn)場實測研究結(jié)果為基準，風(fēng)洞試驗結(jié)果相印證的方法，探討了極端氣候條件下近地臺風(fēng)風(fēng)速特性和湍流特性，并研究了臺風(fēng)作用下雙坡低矮建筑屋面風(fēng)載分布特征及其相關(guān)影響因素。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下所示：
　　(1)基于近海岸測風(fēng)塔獲取的5個不同

2、高度風(fēng)速數(shù)據(jù)，探討了臺風(fēng)“彩虹”、“凱薩娜”和“芭瑪”登陸過程中近地風(fēng)場性質(zhì)。研究結(jié)果顯示：指數(shù)律模型和對數(shù)律模型能較好地描述近地100m高度內(nèi)臺風(fēng)各高度平均風(fēng)速變化情況。臺風(fēng)“彩虹”、“凱薩娜”和“芭瑪”風(fēng)剖面指數(shù)實測值和地面粗糖長度擬合值與我國規(guī)范GB50009-2012規(guī)定近海地貌推薦值相接近。臺風(fēng)湍流強度剖面符合指數(shù)律規(guī)律，各高度湍流強度值基本與我國規(guī)范想接近，小于美國規(guī)范ASCE-7-10和日本規(guī)范AU。陣風(fēng)因子同樣符合指數(shù)律

3、規(guī)律，各臺風(fēng)峰值因子實測值均大于我國現(xiàn)行規(guī)范推薦值。
　　(2)通過統(tǒng)計分析實測樣本風(fēng)場相關(guān)參數(shù)之間的內(nèi)部關(guān)系，引入了無量綱風(fēng)參數(shù)U10/u*,并建立風(fēng)剖面指數(shù)、10m高度湍流強度與風(fēng)參數(shù)U10/u*之間關(guān)系的經(jīng)驗公式。在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上進行推導(dǎo)，結(jié)合經(jīng)驗公式，建立了一套以U10/u*為基礎(chǔ)預(yù)估風(fēng)剖面指數(shù)、湍流強度、陣風(fēng)因子的理論計算公式。
　　(3)基于現(xiàn)場實測研究結(jié)果，開展了1:4大比例尺雙坡模型風(fēng)洞試驗研究。通過模擬不

4、同風(fēng)場條件，探討了地面粗糖程度對風(fēng)壓系數(shù)的影響。對比現(xiàn)場實測和風(fēng)洞試驗屋脊、屋面角部區(qū)域測點及中軸線區(qū)域測點風(fēng)壓值，結(jié)果表明在斜風(fēng)向作用下，屋面角部和屋脊角部區(qū)域峰值風(fēng)壓系數(shù)及脈動風(fēng)壓系風(fēng)洞試驗值較實測值偏低；屋面中軸線區(qū)域平均風(fēng)壓系數(shù)分布情況與現(xiàn)場實測較為接近。
　　(4)極值風(fēng)壓系數(shù)受隨機性影響波動較大，通過應(yīng)用Bootstrap法和Gumbel法能有效降低極大風(fēng)壓離散值。Bootstrap法利用概率統(tǒng)計方法估計風(fēng)壓極值分布9