超高层连体建筑风荷载干扰效应大涡模拟,这是一篇与超高层论文范文相关的免费优秀学术论文范文资料,为你的论文写作提供参考。
超高层论文参考文献：
摘 要：超高层三塔连体建筑的主楼受到裙房及子楼的干扰作用显著,以某超高层三塔连体建筑为对象,基于LES（大涡模拟）方法对其进行了24个方向角下的数值风洞试验,并将主楼的体型系数和物理风洞试验结果进行了对比验证,再基于大涡模拟结果分别从平均和脉动风压特性、涡量分布以及干扰机理等方面探讨了超高层多塔连体建筑风荷载和干扰效应.结果表明：大涡模拟和风洞试验结果吻合较好；单体工况下主塔表面随机涡旋较密集、风压脉动较大、且尾流分离区域较小,当子塔处于主塔上游位置时对主塔结构抗风设计存在有利的“遮挡效应”,此时来流湍流对主塔风场分布起主导作用；当子塔处于主塔下游位置时会对主塔存在不利的风压放大作用,特征湍流作用更明显.
关键词：超高层连体结构；数值风洞试验；大涡模拟；风荷载；干扰效应
中图分类号：TU973.213； TU312.1文献标志码：A
文章编号：1674-2974（2017）05-0053-10
Abstract：The main building of three-tower ultra high-rise connecting buildings is significantly interfered by the podiums and annexes. Large eddy simulation was adopted for three-tower ultra-high-rise connecting buildings. The shape coefficients of the main building were calculated, and the computational results were compared with the wind tunnel test results. The wind fields, wind pressure coefficients, and the interference effects between tall buildings were discussed. It is found that the large eddy simulation was a feasible way, and the turbulent wind velocity was higher in condition with single building. The field of flow separation is more lasting in condition with three buildings. The interference effect might have beneficial sheltering effect on the wind-induced vibration response of the main building when the main building was in the upstream. On the contrary, the wind pressure of main building might have been magnified when the main building was in the downstream.
Key words：ultra high-rise connecting buildings； numerical wind tunnel simulation；large eddy simulation； wind load； interference effect
現代高层建筑逐渐朝着超高层、形式多样化发展,涌现出很多双塔甚至多塔连体结构.超高层多塔连体建筑的风荷载和响应特征和单体建筑有很大的不同,主要表现为主塔和子塔、以及子塔之间的干扰效应[1],加上裙楼的影响使得整个多塔连体建筑的风荷载和干扰效应愈加复杂[2-4].
历史上曾经发生过多起因为群体建筑物间相互干扰导致的风毁事件,这类事故的发生表明对超高层建筑物间的风致干扰效应开展研究非常重要.而我国荷载规范对此类三塔连体超高层建筑的风荷载没有明确的规定,尽管国内外学者对典型超高层建筑表面风压分布和周围风环境[5]、群体建筑干扰机理和风压特性[6-7]、双塔连体结构风荷载特性[8]等进行了深入研究,但大多数是对两栋单独或双体建筑的干扰效应进行了研究,且数值风洞研究大多拘泥于传统模拟方法,无法准确地揭示流场特征和干扰机理.随着国内超高层多塔连体建筑的大量兴建,已有的研究成果不能满足此类建筑设计风荷载取值和抗风机理研究的要求,因此,对于超高层多塔连体结构风荷载和干扰效应的LES研究具有重要的理论价值和工程意义.
鉴于此,本文对某超高层三塔连体建筑进行了大涡模拟研究,并通过和风洞试验结果对比验证了数值方法的有效性.再基于大涡模拟结果分别从涡量分布、干扰机理以及典型测点的脉动风压特性等方面探讨了超高层多塔连体结构风荷载特性和干扰效应,相关研究结论可为此类超高层三塔连体结构抗风设计提供科学依据.
1 工程概况
此超高层三塔连体建筑位于东南沿海地带,总建筑面积约54.5 万m2,包含商业、酒店、办公、公寓等功能；地下建筑分为3层,面积约14.8 万m3.本工程建筑群以钢筋混凝土框架核心筒结构为主,主体工程有3栋连体建筑,其中主楼A为65层塔楼外加塔冠,总高度298.7 m.子楼B,C塔楼总高度158.7 m,底部为5层裙房,总高16.1 m,如图1所示.
参照《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）相关条款,确定本工程设计基本风压为0.70 kN/m2,地面粗糙度类别为B类,地面粗糙度指数为0.15.
2 大涡模拟
由于LES方法能够获得详细的湍流场动态信息,其已逐渐成为计算风工程领域的研究热点之一.大涡模拟法采用滤波函数,将流场中的涡分为大尺度涡以及小尺度涡,对大尺度涡进行直接求解,而小尺度涡则采用亚格子模型进行模拟.基于大涡模拟的数值计算能够很好地模拟流场以及风荷载的动力特性,并且可以模拟流场以及荷载特性在时间历程上的变化.本文通过模拟非稳态边界层湍流风场,采用大涡模拟方法获得此类建筑主塔表面的风荷载时程和周围流场分布.
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