雷暴沖擊風風場及其高層建筑風荷載特性研究.pdf

1、雷暴沖擊風是雷暴天氣中強烈的下沉氣流猛烈撞擊地面形成的沿地表傳播的極具突發(fā)性和破壞性的一種強風，是非臺風地區(qū)極值風速形成的主要原因，對建筑結(jié)構(gòu)具有很大的危害性。然而，目前我國抗風設計規(guī)范還沒有對雷暴沖擊風風場和風荷載信息的相關規(guī)定，從工程的角度去研究雷暴沖擊風及其對建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用顯得迫在眉睫。因此，本文對雷暴沖擊風風場及其對高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載作用機理進行了深入的分析研究，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
　?、俨捎渺o止型沖擊射流模

2、型在試驗室模擬雷暴沖擊風風場，采用熱線風速儀對平地和坡地工況雷暴沖擊風風場進行了詳細的測試工作。測試結(jié)果表明：初始射流參數(shù)和射流速度對雷暴沖擊風風場有顯著影響，但并不影響通過射流參數(shù)無量綱之后的風速剖面。平地工況雷暴沖擊風最大徑向風速出現(xiàn)在1倍射流直徑的徑向位置處，最大風速約為1.05倍射流速度，最大風速出現(xiàn)的高度約為0.037倍射流直徑。雷暴沖擊風徑向風速剖面為“鼻子狀”，與大氣邊界層平均風速剖面存在巨大差異。坡地地形對雷暴沖擊風風場

3、影響較大。與對應平地工況相比，坡地檐口位置存在約為1.2倍的徑向風速加速效應；在坡地檐口之后，雷暴沖擊風風場雖然輻射的高度更高，但風場強度衰減的速度卻更快。針對現(xiàn)有雷暴沖擊風徑向風速模型不適用于所有徑向位置的缺點，根據(jù)熱線測試得到的平地工況徑向平均風速結(jié)果建立了沿徑向變化的徑向平均風速剖面模型。
　?、诓捎么鬁u模擬方法對平地和坡地地形雷暴沖擊風瞬態(tài)風場進行數(shù)值模擬，將數(shù)值模擬與物理試驗結(jié)果進行了相互比對，結(jié)果較為吻合。根據(jù)瞬態(tài)風場

4、的模擬結(jié)果，詳細分析了雷暴沖擊風從下沉氣流形成，到撞擊地面，直至以前端渦旋的方式向四周發(fā)散的整個過程。分析表明，前端渦旋的發(fā)展對雷暴沖擊風瞬態(tài)風場有決定性的作用。根據(jù)大渦模擬得到的平地工況雷暴沖擊風豎向風速結(jié)果，給出了各徑向位置處雷暴沖擊風豎向風速剖面數(shù)學模型。
　　③進行了雷暴沖擊風作用下方形截面高層建筑剛性模型測壓試驗，詳細分析了雷暴沖擊風作用下高層建筑表面風壓的幅值特性、頻譜特性和相關性。根據(jù)平地和坡地地形兩類工況實驗結(jié)果，