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牆麵開洞對輕鋼別墅屋麵內外風荷載的影響分析
編輯:山東草莓短视频下载金屬製品有限公司   時間:2021-05-17

  據悉,輕鋼別墅房屋在正常情況下(門窗洞口關閉時)其外表麵孔隙率約為ε=2×10-4~1×10-3(ε定義為房屋的有效通風麵積與表麵積之比),在此情況下,其內部壓力一般較小,且不受外部氣流的影響,約為25~100Pa,然而當房屋門窗敞開或局部牆麵遭致破壞時,房屋內部風壓會有明顯的增強。當房屋外表麵負風壓與房屋內部正風壓共同作用時,對某些結構構件,格外是屋麵覆蓋單元及其連接構件而言受力相當不利,風災調查也顯示許多房屋在遭遇強風破壞時,不單單是外部風荷載過大所致。當房屋外表麵開有洞口時,其外牆麵及屋麵上的風載是由內外風壓的代數和決定的,如果建築物迎風麵(或背風麵)上開孔,而其它麵均密封,風的流動將形成正的(或負的)內部壓力。此時,房屋內部壓力分布及大小不但與迎風或背風麵上的開洞大小及位置有關,還與其外部來流特征及外部壓力分布有關。從工程設計角度而言,提供房屋開洞時作用在建築表麵包覆材料上合理、安全的淨風壓值是相當重要的。

  為此,各國風工程研究者們做了大量的試驗研究工作,取得了很多有意義的成果。如有學者對輕鋼別墅房屋在不同開孔條件下的內壓變化進行較為詳細的多參數比較風洞試驗,說明了當房屋單麵開洞和雙麵開洞以及孔口的大小及位置變化和風向角的變化對平均內壓和峰值內壓的影響;有學者通過對WERFL輕鋼房屋的足尺試驗測量得到了不同測點的內壓和外壓,研究了作用在名義上封閉和有單一開孔的建築物上各測點上的淨壓,並與規範AS1170.2作了比較;有學者對輕鋼建築在迎風麵具有兩個大開孔時屋麵不同位置淨風壓進行了深入的研究,按照1∶50的幾何縮尺比對TTU建築進行了邊界層風洞試驗,得到了不同風向角下屋麵內外平均壓力係數。但是這些試驗基本都是針對輕鋼平屋麵房屋牆麵開洞的情況,很少涉及工業與民用建築中廣泛采用的輕鋼雙坡屋麵房屋。

  有學者利用FLUENT軟件在具有2G內存和2.4G時鍾頻率的服務器微機上對文獻中的迎風麵開洞(開洞率2%)WERFL足尺試驗房屋的內外平均風壓進行了數值模擬,將模擬結果與足尺場地測試結果作了比較,驗證了數值模擬的正確性和有用性。在此基礎上,對輕鋼別墅雙坡屋麵房屋在不同開洞位置、不同開洞率、不同屋麵坡度以及不同簷口高度情況下,屋麵內外風壓的變化規律進行了較係統的參數分析。數值模擬基於Reynolds時均方程和可實現的k-ε湍流模型。可實現的k-ε模型相對於標準k-ε模型的改進之處主要是∶係數C,末再簡單取為常數,而是與平均速度梯度有關,這樣能越好地反映湍流的非各向同性性質。

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