行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程風(fēng)洞試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》,編號為JGJ/T338-2014,自2015年8月1日起實施。
風(fēng)洞試驗是確定建筑工程結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的重要手段,是對《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》有關(guān)風(fēng)荷載規(guī)定的必要補充?!督ㄖこ田L(fēng)洞試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》不僅為提高建筑工程風(fēng)洞試驗的質(zhì)量、保證試驗結(jié)果的可靠性提供了重要的技術(shù)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn),也為結(jié)構(gòu)工程師與風(fēng)工程研究、咨詢?nèi)藛T之間的溝通架起了橋梁,必將為建筑工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)安全和風(fēng)環(huán)境優(yōu)化發(fā)揮重要作用。近日,主編金新陽研究員就標(biāo)準(zhǔn)條文要點進行了解讀,希望可以幫助設(shè)計人員更好地理解和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
試驗參數(shù)模擬
大氣邊界層:風(fēng)洞試驗應(yīng)按現(xiàn)行荷載規(guī)范規(guī)定的地面粗糙度類別模擬大氣邊界層。為保證大氣邊界層的模擬精度,對風(fēng)洞內(nèi)模擬風(fēng)剖面的測點數(shù)量、覆蓋范圍、測點間距等都做了明確規(guī)定。
試驗?zāi)P停涸囼災(zāi)P蛻?yīng)與試驗原型的幾何相似,應(yīng)包括建筑表面的主要建筑部件和裝飾物,還應(yīng)模擬周邊的環(huán)境,包括建筑物、構(gòu)筑物、顯著突出的地形等。并對模型的阻塞比、與風(fēng)洞壁的距離做了明確規(guī)定。
CFD數(shù)值模擬:對風(fēng)環(huán)境風(fēng)場模擬與舒適度評估、風(fēng)致介質(zhì)輸運、風(fēng)致積雪漂移等特殊風(fēng)工程問題,也可采用CFD數(shù)值模擬的方法。標(biāo)準(zhǔn)通過附錄A規(guī)定了數(shù)值模擬方法的基本要求。
風(fēng)洞設(shè)備與標(biāo)模測試
風(fēng)洞:用于建筑工程試驗的風(fēng)洞設(shè)備,投入使用前應(yīng)通過風(fēng)洞的驗收和流場校測。驗收時,應(yīng)對設(shè)備項參數(shù)、流場性能、運行狀態(tài)等做出結(jié)論,并形成驗收意見;流場校測要對氣流穩(wěn)定性、背景湍流度、軸向靜壓梯度、流場不均勻度等指標(biāo)進行測量。
測試設(shè)備:商業(yè)產(chǎn)品化的風(fēng)洞試驗設(shè)備應(yīng)具有合格證書和檢驗證書,自主研發(fā)的風(fēng)洞試驗設(shè)備應(yīng)滿足測試精度的要求,并規(guī)定了定期校準(zhǔn)、日常維護、量程和精度等對試驗測試儀器的各項具體要求。
標(biāo)模測試:標(biāo)準(zhǔn)按低矮建筑和高層建筑分別給出了兩類典型建筑的標(biāo)準(zhǔn)模型和標(biāo)準(zhǔn)測試方法,用于檢驗風(fēng)洞試驗系統(tǒng)的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)中收集整理了以往國內(nèi)*先進風(fēng)洞的試驗結(jié)果和現(xiàn)場實測結(jié)果,通過數(shù)據(jù)比較可以判斷風(fēng)洞試驗結(jié)果的合理性。
風(fēng)荷載試驗
風(fēng)荷載試驗主要包括測壓試驗、測力試驗和氣動彈性模型試驗。根據(jù)三種不同類型試驗的特點,標(biāo)準(zhǔn)分別對各類試驗的適用范圍、試驗?zāi)P汀⒃囼灧椒ê统晒麘?yīng)用做出規(guī)定。
測壓試驗:測壓試驗的目的是得到建筑表面平均壓力和脈動壓力的分布,據(jù)此也可結(jié)合動力學(xué)分析方法進行風(fēng)振計算,進一步獲得建筑結(jié)構(gòu)的位移、加速度等風(fēng)致響應(yīng),為建筑主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供風(fēng)荷載依據(jù)。
測力試驗:直接測量模型在風(fēng)荷載作用下的彎矩、扭矩、剪力等整體受力以及動態(tài)響應(yīng)。測量結(jié)果可用于估算基本振型接近直線的工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)。
氣動彈性模型試驗:氣彈試驗是為了可準(zhǔn)確評估氣動彈性力而進行的,主要針對那些剛度和阻尼均較小、風(fēng)致振動幅度較大、風(fēng)和結(jié)構(gòu)的耦合作用對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響不可忽略的建筑,如超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、柔性屋蓋、索膜結(jié)構(gòu)等。
zui小風(fēng)荷載限值:依據(jù)風(fēng)洞試驗報告提供的風(fēng)荷載,考慮風(fēng)向的風(fēng)速折減系數(shù)不應(yīng)小于0.85,主結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計算值的70%,圍護結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計算值的80%。
風(fēng)環(huán)境試驗
試驗?zāi)繕?biāo):新建的建筑物密集的大型商業(yè)或住宅區(qū)域,風(fēng)環(huán)境可能對建筑品質(zhì)有較大影響,在研究建筑方案時宜通過風(fēng)環(huán)境試驗判斷方案的合理性,并對建筑布局進行調(diào)整優(yōu)化;建在現(xiàn)有城區(qū)的規(guī)模較大的新建工程,應(yīng)通過風(fēng)環(huán)境試驗評估其對既有區(qū)域的風(fēng)環(huán)境造成的不利影響;對那些風(fēng)環(huán)境要求較高的建筑工程,如綠色建筑,應(yīng)評價和優(yōu)化其周邊風(fēng)環(huán)境的舒適度。
風(fēng)環(huán)境評估:本標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定風(fēng)環(huán)境評估準(zhǔn)則時,參考了國內(nèi)外的大量研究成果,并考慮到國內(nèi)氣象資料相對并不完備的現(xiàn)實情況,給出了兩種不同的評估方法。在能夠獲得氣象資料時,可根據(jù)日zui大風(fēng)速記錄或者逐時風(fēng)速記錄計算不同風(fēng)速的發(fā)生頻率,參考Davenport的舒適度分級指標(biāo)對風(fēng)環(huán)境進行分類。而當(dāng)缺乏氣象資料時,則可采用平均風(fēng)速比對風(fēng)環(huán)境舒適度作出定性評價,在所有風(fēng)向下的平均風(fēng)速比均不宜小于0.1,主導(dǎo)風(fēng)向下的平均風(fēng)速比不宜大于1.2。
結(jié)論
研究編制建筑工程風(fēng)洞試驗標(biāo)準(zhǔn),對保證風(fēng)洞試驗質(zhì)量,提高試驗可靠性十分必要。風(fēng)洞試驗經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已日趨成熟,其理論體系和工程應(yīng)用時的分析框架已基本成型,標(biāo)準(zhǔn)編制時機已經(jīng)成熟。但風(fēng)洞試驗中仍然存在一些難點問題,在現(xiàn)有技術(shù)條件下尚無法完*,現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了具體規(guī)定的可行性和可操作性,并將在實施中總結(jié)經(jīng)驗,不斷完善。