由于超高層建筑結(jié)構(gòu)的特點，風(fēng)負荷對這種高溫建筑起著控制作用，正確分析超高層建筑結(jié)構(gòu)表面風(fēng)負荷的分布機理尤為重要[1-4]。本文依托重慶某超高層項目，該項目由超高層酒店辦公綜合樓、超高層辦公樓和多層商業(yè)裙房構(gòu)成。其中，1號塔是酒店辦公綜合大樓，結(jié)構(gòu)計算高度為270m，最高層數(shù)為60層的2號塔是辦公大樓，其結(jié)構(gòu)計算高度為150m，商業(yè)裙地面5層地下4層，商業(yè)中心整體屬于超高層建筑群。由于風(fēng)場的復(fù)雜性，整個建筑物和局部位置的風(fēng)負荷的取值缺乏規(guī)范依據(jù)。因此，本文著重研究周邊建筑群影響下的局部系數(shù)分布[5-7]。

1風(fēng)孔試驗介紹

1.1試驗設(shè)備與方法

本次試驗風(fēng)孔為串聯(lián)雙試驗段回/直流邊界層風(fēng)孔，其低速試驗段寬4.0m，高3.0m，長24.0m，最大風(fēng)速超過30.0m/秒，高速試驗段寬2.2m，高2m，長5.0m，最大風(fēng)速超過80.0m/s，低速試驗段流場達到優(yōu)秀邊界層風(fēng)孔流場標準[8-9]。

1.1.1測量系統(tǒng)和工作原理

在進行風(fēng)洞試驗前，需要調(diào)整風(fēng)洞的來流風(fēng)，調(diào)整中需要測量參考風(fēng)速。本次試驗流場風(fēng)速通過皮托管和微壓計進行參考點風(fēng)速和參考點靜壓的測量和監(jiān)測。參考點的位置一般選擇在不易受模型干擾的位置，通常可以設(shè)置在模型結(jié)構(gòu)頂部的高度或梯度風(fēng)的高度。本次風(fēng)孔試驗的測量系統(tǒng)工作原理如圖1所示。作用于建筑模型表面的風(fēng)壓通過測壓孔和測壓到壓力傳感器，壓力傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后被記錄下來，可以通過PC進行數(shù)據(jù)處理。各測量點測量的壓力值和參考靜壓值的差異是該測量點的實際風(fēng)壓值。

1.1.2邊界層模擬

該項目所處地面粗糙度類別為c類，大氣邊界層風(fēng)剖面指數(shù)α為0.22，底部亂流度約為26%。試驗中采用粗糙元和尖塔等模擬大氣邊界層，采用熱線風(fēng)速計系統(tǒng)，測量大氣邊界層在模型附近的速度剖面和亂流度。

1.2試驗?zāi)Ｐ?/p>

本次試驗使用的模型比例為1:300，總高度約為0.9m，采用工業(yè)合成塑料板制作。該項目所在地建筑密度較大，本次試驗?zāi)�擬了以該超高層建筑為中心500m范圍內(nèi)的重要建筑，研究其遮擋條件下的體型系數(shù)分布�？紤]到干擾建筑細節(jié)結(jié)構(gòu)等對目標建筑的影響較小，周邊建筑模型均采用簡單形狀制作，表面也平整光滑，僅反映周邊建筑的主體輪廓。

1.3工況介紹

本次試驗在有外圍建筑和無外圍建筑兩種工況下分別進行了16個風(fēng)向角的風(fēng)孔試驗，以每22.5度為工況子項，圖4顯示了各種試驗工況的風(fēng)向角示意圖，重慶的主導(dǎo)風(fēng)向是北風(fēng)，對應(yīng)于試驗工況的270度。

2數(shù)據(jù)處理與結(jié)果對比

2.1體系數(shù)

本次試驗旨在研究體系數(shù)在不同遮擋條件下的分布情況。為了符合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，與局部系數(shù)的定義相似，試驗收集的風(fēng)壓數(shù)據(jù)在簡單轉(zhuǎn)換后，給出與相同高度沒有受到干擾的流動平均風(fēng)壓的無限大綱，如式(1)所示。c軍Pi=Pi1/2U2z(i)(1)其中，pi是模型表面的風(fēng)壓平均值，是空氣密度的Uz(i)在i測量點的高度流動平均風(fēng)速。測量建筑表面有(無)環(huán)境建筑時目標結(jié)構(gòu)各面在所有情況下的局部系數(shù)和幕墻等部件設(shè)計時應(yīng)關(guān)注的陣風(fēng)效應(yīng)的局部系數(shù)峰值。

2.2結(jié)果的比較和分析

在此需要說明。圖5、圖6只給出典型情況下的結(jié)果，重慶地區(qū)主導(dǎo)北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，其對應(yīng)情況為270度風(fēng)向角狀況，本文重點關(guān)注該狀況下的風(fēng)壓分布狀況。數(shù)據(jù)結(jié)果分析顯示，1、2號測量點的局部系數(shù)在迎風(fēng)面中心最大，從迎風(fēng)面向迎風(fēng)面的角部區(qū)域，系數(shù)逐漸減少。這是因為，在建筑物表面的中心，流風(fēng)垂直沖擊建筑物表面，從中心點向兩個建筑物的上下端獲得最大的平均風(fēng)壓，有逐漸增強的流動分離作用，表面的平均風(fēng)壓逐漸減少。在建筑物的兩個側(cè)面，由于流動分離和渦流脫落的共同作用，吸引力比背風(fēng)面大。

3結(jié)論

(1)無周圍建筑時，1、2塔體型系數(shù)沿建筑周向分布，各測點隨風(fēng)向角變化規(guī)律基本一致，0度、90度、180度、270度風(fēng)向角時表面風(fēng)壓基本相同，迎風(fēng)面中間體型系數(shù)為正值，接近1.1。側(cè)風(fēng)面受漩渦脫落的影響，體型系數(shù)大于背風(fēng)面，絕對值在前緣最大，大小與迎風(fēng)面角基本相同(2)如有周圍建筑干擾，各風(fēng)向角體型系數(shù)在遮擋高度范圍內(nèi)分布混亂。特別值得注意的是，在一些特定的風(fēng)向角下，目標建筑在隔斷條件下的風(fēng)荷載體系數(shù)相反較大，這可能是由于隔斷建筑的存在，導(dǎo)致來流中渦流脫落。(3)幕墻設(shè)計時，由于周圍建筑的干擾，應(yīng)分別參考周圍建筑的兩種情況，取絕對值大的體型系數(shù)峰值。