低层建筑风荷载分析

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单坡屋面低层房屋表面风压分析

1.建筑规范中单坡屋面房屋体型系数取值的相关规定

我国对建筑规范中的单坡屋面风压体型系数的数据进行了严格的界定，但是考虑面太窄，忽略了风向角、高宽比、屋面坡角、低层房屋局部体型系数等数据，只涉及二维状态是远远不足的。体型系数s的取值规定如下：房屋低侧墙面在顺风的情况下，各体型系数如下：迎风墙面：+0.8背风墙面：-0.5规范中已经把单坡屋面房屋体型系数的算法编入软件了，接着再编程计算房屋低侧墙面在顺风向情况下的屋面体型系数的插值，那么，体形系数就可以根据坡角数据计算得出了。然而，这种取值方法是存在漏洞的，只适应于那些对风荷载计算数据的准确性要求不高或形状简单的单坡屋面房屋，若要进一步取得准确风荷载数据只能借助国外的了。

2.数据库应用

这里我们不同高宽比、不同坡角的低层单坡屋面房屋进行研究。通常低层单坡屋面房屋的房屋平面尺寸是7.5×10m，檐口处高度是3.2m、6.4m、9.6m、12.8m几类。在进行数值模拟实验时，计算区域是三维长方体的，数据模式是150×75×60m，，但是在顺风向时是房屋特征长度的15倍，横风向时是房屋特征长度的10倍，高度方向的尺寸是房屋特征长度的5倍。因为低层房屋是研究的主要内容，所以，一般高度最高只有20m，不受表面风压受大气边界层风速变化的干扰，所以来流风大多数是均匀流。计算区域的离散情况进行分析一般是拓扑性良好的非结构四面体网格，网格的分布成不均匀状态，沿着建筑物的位置越来越离散。非平衡的壁面函数法是近壁面的流动分析的主要方法。即使情况不同网格总数也一般都维持在20万左右。

双坡屋面低层房屋风压分布分析

1.国内外规范中双坡屋面房屋体型系数取值的相关规定

我国对建筑规范中的双坡屋面风压体型系数的数据进行了严格的界定，但是考虑面太窄，忽略了风向角、高宽比、屋面坡角、低层房屋局部体型系数等数据，只涉及二维状态是远远不足的。通常，体型系数μs的取值是这样的：迎风墙面：+0.8背风墙面：-0.5背风屋面：-0.5两侧墙面：-0.7

2.数据库软件应用

表1和表2对低层双坡房屋的屋面风载体型系数，即加权平均风压系数的实用计算公式进行了详细的介绍。设计抗风过程中，若采用表中的数据或者和表中的数据相近的数据进行实验时，迎风和背风屋面的风载体型系数通过查表就能得到了；若坡角和高宽比的数值在坡角度数范围之间，那么，下计算时就要按照这两栏求得的体型系数进行线性插值得出来。表1、表2明确表示，如果高宽比较小，屋面风载体型系数变化不易察觉。本着计算方面的目的，表3对在高宽比小于0.35时屋面风载体型系数的情况进行了描述。如果在抗风设计中高宽比较小那么也可以直接通过表进行计算。(为高宽比)导入软件后，得：(1)从数据结果来看，低层双坡屋面房屋的屋面风压数值模拟数据结果和足尺模型实验结果相近。从工程应用方面分析研究，利用数值模拟形式来估计检测坡屋面房屋的表面风压分布是能够达到目的的；这种方面不仅高效、经济、实用，还能够对参数进行详细的分析和研究。(2)负压或是吸力是那些小于30°坡角的双坡屋面房屋的屋面风压。如果房屋高度比一样，那么屋面坡角的增大，就会造成迎风屋面风压绝对值变小，背风屋面的风压绝对值那么，考虑到屋面抗风设计问题，一般15°～25°的屋面坡角是最合适的。(3)双坡屋面房屋的屋面风和高度比成正比例变化。只不过迎风屋面的变化更显著。如果高宽比在0～0.35范围内，背风屋面的风载体型系数也会维持在-0.4～0.6之间。

结语

本文在针对2中有突出物房屋风荷载简化计算方法的基础上，对其突出物房屋的表面风荷载进行了数值模拟和参数分析，应用数据库的分析显然具有一定的实用价值。（本文作者：劳海祥、徐建效 单位：同济大学土木工程学院、绍兴滨海新城管委会）