超大型冷却塔风致干扰效应实验研究

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1、第十三届全国结构风工程学术会议论文集超大型冷却塔风致干扰效应试验研究许林汕赵林葛耀君(同济大学土木工程防灾国家重点试验室，上海200092)摘要随着我国电厂大型冷却塔建设工程事业的不断发展，沿海强(台)风多发区新建超大型冷却塔(塔高之150．㈣超出了冷却塔风荷栽规范的设计要求，亟需深入开展研究冷却塔塔群干扰及风振效应问题．本项研究设计加工了1：200缩尺比某超大型冷却塔气弹模型和刚体测压模型，对不同塔距双塔组合，四类典型工程场地单塔风振响应进行气弹模型测振风洞试验，比较了双塔塔距，来流方向角和流场条件对于冷

2、却塔塔筒风振系数分布的影响；结合东南沿海莱工程场地冷却塔群塔及周边建筑物组合形式，采用刚体模型测压试验和气弹模型测振试验比较了复杂场地条件多塔比例系数和风振系数，表明工程场地中与冷却塔同等尺寸其他建筑作为施扰物的重要影响．上述试验结论与我国冷却塔荷栽规范进行了详细对比。指出现行规范在适用新建超大型冷却塔工程需要改进的方面．关键词冷却塔、风洞试验，气弹模型、风振系数、比例系数，干扰效应O．引言大型双曲面冷却塔设计中风荷载是重要的控制因素，其风荷载作用下表面气动力分布、风振响应动力放大效应和群塔干扰效应历来为结

3、构工程师所关注。许多国家冷却塔风荷载规范规定了可忽略群塔干扰效应的中心塔距，认为冷却塔群塔中心距小于该塔距时，有可能随风向的改变而互相干扰，产生“通道”或“屏蔽”效应，从而改变了冷却塔表面的风压分布及大小。我国冷却塔规范NDGJ5．88Ⅲ补充说明条文中指出：“结构计算时，国外通常采用加大风压系数来考虑塔群的影响。如联邦德国Herzog博士建议风压乘以1．25，英国Bs4485规定塔群影响风压系数取用1．0～1．3，联邦德国和法国有的规定塔群影响系数采用1．0～1．15”。除了不同国家规范及学者关于群塔效应比

4、例系数取值存在差异外，对于忽略干扰效应最小相邻塔距亦有不同规定。我国规范和英国BTR规攒21规定相邻塔距仇超出1．5倍塔底直径风时，群塔比例系数‰取为1．0；法国“ReglesPrio触sionlles”规范p’指出，仅当D空3．帜b时，鼻乙产1．0，当D萨2．0‰时，Kn_1．15。比较各类规范，我国冷却塔荷载条款可能会低估结构表面风载取值，有必要结合目前先进的风洞试验技术重新认识该问题。随着我国日新月异的电厂冷却塔工程发展态式，近年来超大型(冷却塔高度芝150m)、高密度布置(周围具有与冷却塔同等规模尺

5、寸其他建筑)冷却塔群不断兴建，超出了我国冷却塔规范塔高的最小要求Ⅲ【4】，且东南沿海新建超大型冷却塔面临登陆强台风考验，评价此类特殊条件下冷却塔群塔干扰及风振效应变得非常紧迫。近几年，针对冷却塔抗风问题已展开了较为广泛的研究工作p明，风洞试验为其中有效手段之一，主要采用刚体模型表面同步测压和基底高频天平测力试验方法。目前各类风洞试验大都基于确定的工程项目背景，研究工作缺少系统性，且无法直接获得冷却塔风振响应情况；冷却塔气弹模型试验亦有初步尝试，但从其具体技术环节来看，尚有许多不合理的地方【8】【9l，一定程

6、度上限制了冷却塔气弹模型风洞试验结果的工程应用。针对冷却塔传统气弹模型存在的问题，以东南沿海某超大型冷却塔为例(塔高177．146m，塔顶外半径41．130m，喉部中面半径39．108m，进风口中面半径67．347m)，采用等效梁格法【l0】设计加工冷却塔气弹模型，在同济大学TJ．3风洞中，详细研究了双塔之问干扰效894第十=届全国结构风工程学术会议论又集麻随塔距及风向角的变化关系；比较了^、口、C、D阴类典型场地条件下，冷却塔单塔风振系数分布情况并与规范值进行了比较：采用剐体模型表面测压及气弹模型涮振试验

7、方法．定量地比较了实际f^程场地群塔布置形式及周边建筑物对于群塔比例系数和风振系数的影响。，．试验模型a)气弹撵型h)剽外压粤型c】搓型蒯握封面及表面硎Ⅱ电布韫嘲1峥自塔皿嗣试骆撵型{L上例i，200)暑虑刘TJ．3风涧斌略段jt、J以及冷却塔规模，按l200缩』t比制作冷却塔。L弹模型驶删外压模犁(闭{a小)。玲知塔气弹模掣的月《度先全n1模’删空问钢浆骨架提供，选州多种厚度规格镀钟薄，羽片作为目架川材，其环向‘Jr午向分H1J为】4条和36条lI交薄钢”。根捌冷却塔筒擘弯曲、扭转刚旺痢l轴向M0麈的相似

8、比要求，设¨加㈨r涮J掣艘幂f盘艘薄矩形被师钳片a架，H轴线与实酐冷土日塔筒壁毁．按ffc{儿何外形相似要求，选川』l自”』张抻怍能的弹件、轻质薄脱销体张贴赴铡儡架外表ml模拟冷却塔结构的气动外彤，外衣水身小键供刚皮且表面不谢缝隙，张紧侨的外农存风速作I『jF小会出现明硅的局音

9、im振和变形。根据拎刮塔质髓系统年¨似比的噩求，扣除钢对絮和外农所提供的实际质艇，仡d变薄钢片节点附加制块配一E补充不足质带，冷却塔测外