主動吸氣與被動氣動控制下超高層建筑風荷載特性研究.pdf

1、為了緩解人口與建設用地之間的矛盾，超高層建筑正越來越受到人們的青睞。由于建造技術的進步和新型高強輕質材料的使用，超高層建筑的高度也一次次打破極限，向著更高的方向發(fā)展。當建筑物的高度越來越高時，風荷載就逐漸成為其結構設計中的決定性因素。采用氣動措施改善超高層建筑的抗風性能是一種非常有效的手段，而氣動措施又可以分為被動氣動控制和主動氣動控制兩種形式。對于被動氣動控制，風工程學者們已經開展了廣泛的研究，而有關主動氣動控制方面的研究才剛剛開始，

2、有待深入。本文正是在這樣的背景下開展研究的。
　　為減小超高層建筑的風荷載，改善其抗風性能，本文把主動吸氣控制與被動氣動控制這兩種方法有機地結合起來，研究了其對超高層建筑風荷載特性的影響。本文的主要工作包括以下四個方面：
　　1、對已有的吸氣控制裝置進行了改進，實現了更大功率的吸氣控制?；诘雀叩润w積的原則設計了5種超高層建筑剛性模型（包括基準模型、凹角模型、切角模型、錐臺模型和Y型模型）以及風洞試驗方案，并采用CFD方法分

3、析比較了幾何參數（凹角率、切角率以及錐度）對模型平均風荷載特性的影響，基于CFD結果確定了模型的具體幾何參數。
　　2、完成了被動氣動控制下5種超高層建筑模型的同步測壓風洞試驗?；谠囼灲Y果，分析了被動氣動控制和風向角對模型平均風荷載特性、脈動風荷載特性和極值風壓特性的影響。
　　3、完成了主動吸氣與被動氣動控制聯合作用下5種超高層建筑模型的同步測壓風洞試驗。基于試驗結果，分析了吸氣流量系數和風向角對模型平均風荷載特性、脈動

4、風荷載特性和極值風壓特性的影響，并與被動氣動控制下對應模型的風荷載特性進行了比較，證明了主/被動氣動控制的優(yōu)越性。
　　4、利用基于RSM湍流模型的RANS方法對風洞試驗的典型工況進行CFD數值計算，然后分別從表面平均風壓系數、層平均風壓系數和整體氣動力系數三個方面與風洞試驗結果進行了比較，相互驗證了CFD方法的可行性以及試驗的準確性。之后，利用CFD方法探究了凹角吸氣模型和Y型吸氣模型的吸氣孔位置的合理性。最后利用流場的可視化，