風洞試驗技術在建筑風洞實驗室上的應用

1、建筑風洞實驗室的產(chǎn)生

近年來，由于建筑工程材料及施工方法的大幅進步，工程設計逐步向輕質量、大跨度及超高度的方向發(fā)展，使得在傳統(tǒng)上以地震為結構主要水平作用力的觀念在逐漸改變，風力成為超高層建筑、體育場館大跨屋蓋、斜拉橋等結構的主要水平荷載。風洞實驗室自然就成了建筑領域的研究工具。

建筑風洞實驗室是工業(yè)風洞的一種，為低速風洞，回路形式有直流式和回流式，國內(nèi)已出現(xiàn)了十幾座這樣的風洞。近年來 ，風洞試驗作為結構風工程研究的主要手段，在試驗設備、試驗理論及試驗結果的可靠度等方面都取得了很大進步。

2、建筑風洞試驗的介紹

所謂風洞，就是模擬自然風的特性人為地形成氣流的裝置。地面的山丘、森林、房屋等粗糙物的摩擦力，形成了離地幾百米內(nèi)的“大氣邊界層”，結構風工程中采用模擬大氣邊界層特性的大氣邊界層風洞進行試驗。

風洞試驗方法的選擇直接影響到試驗結果的精度。因此，應根據(jù)結構的特點及風環(huán)境，適當?shù)剡x擇模型及量測方法，制定Z優(yōu)的試驗方案。

3、建筑風洞實驗室中的儀器

風洞試驗中的儀器主要有量測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)及操縱控制系統(tǒng)等。量測系統(tǒng)，包括量測模型試驗風速的風速量測裝置(熱線風速儀、補償微壓計、皮托管等)、量測模型表面壓力的壓力測量系統(tǒng) (電子壓力掃描閥等)、量測模型各項分力和力矩的天平測量系統(tǒng) (應變天平)、量測模型位移響應的位移測量系統(tǒng)(激光位移計)、量測模型加速度響應的加速度測量系統(tǒng)(加速度傳感器)等等。

量測系統(tǒng)的精度對試驗結果有很大影響，配備技術先進的量測系統(tǒng)是保證風洞工作能力的重要保障。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負責將天平或壓力傳感器等量測系統(tǒng)的電信號轉化成數(shù)據(jù)，通過多通道數(shù)據(jù)采集板采集試驗數(shù)據(jù)。支撐系統(tǒng)包括給定模型的攻角的機構、給定模型風向角的機構和支撐模型或儀器的支架等等。通過模型支撐系統(tǒng)輔助風場的模擬裝置(尖劈 、粗糙元等)，可以給模型設置不同的試驗工況。操縱控制系統(tǒng)通過操縱控制臺，使用風洞控制系統(tǒng)軟件對模型試驗進行手動或自動控制。

建筑結構做風洞實驗應該如何考慮？

大跨結構做風洞試驗一般是從三個方面考慮：1、形體復雜，體系系數(shù)無法準確確定；2、周圍環(huán)境復雜，干擾系數(shù)無法準確確定；3、結構體系輕柔，多階振型響應耦合，風振系數(shù)無法確定確定

一般來說都會小于規(guī)范值。風控地區(qū)的超高層做個風洞會省很多錢。

超高層建筑做風洞試驗主要是橫風向問題，規(guī)范橫風向只給了矩形、圓形，且有嚴格應用范圍。橫風向風荷載主要是繞流形成的渦激激勵，與形體密切相關，也只有風洞試驗才能確定。

橫風向和順風向作用機制不一樣，按順風向去套橫風向作用不是很合適。

橫風向規(guī)范只是參考，多數(shù)情況試驗結果比規(guī)范小。個人認為，一般情況，200米或250米以上，橫風向效應才開始超過順風向，需要做風洞試驗。

風洞試驗結果有比規(guī)范大，有比規(guī)范小才是正?，F(xiàn)象

規(guī)范給的橫風向是非常特殊的情況，大家做的工程，形體、周圍條件差別很大，和規(guī)范橫風向去比意義不大。

建筑風洞實驗室中的模型

風洞實驗室中的模型，主要有剛體部分模型(包括模擬結構靜力特性的靜力支撐剛體部分模型、模擬氣動彈性響應的彈簧懸掛支撐剛體部分模型)、整體氣彈模型和反映結構整體靜力特性的剛體整體模型。模型種類及其滿足的相似條件，直接影響了試驗結果的可靠性，試驗應根據(jù)結構特點，選擇相應的模型及相似條件。

北京易盛泰和可以根據(jù)用戶需求研發(fā)風洞設備，該設備是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來模擬飛行器或實體周圍氣體的流動情況，并可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實驗設備，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具之一。