基于风洞模拟试验的干煤棚网壳结构表面风压分析.pdf

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1、2011年第4期(总179期)安徽建筑基于风洞模拟试验的干煤棚网壳结构表面风压分析AnalysisofWindP虽ressureonSurfaceoftheDryGoalShedBasedonWindTunnelTest马昌勤，苏晓文，邓东升(长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010)摘要：重点介绍了某电厂干煤棚表面风压风洞模拟试验，给出了建筑物表面的平均风压和极值风压，并分析了在各风向角下平均风压和极值风压的分布特征；最后对分别按规范方法和标准方法计算得到的网壳结构表面设计风压结果进行了比较，得到了若干结论，对于工程设计具有一定的参考价值。关键词：风洞实验；模型；风压系数中图分

2、类号：TU312．1文献标识码：A文章编号：1007—7359(2011)04一O14O一030引言赞风载荷是大跨薄壳结构的最重要的荷载⋯。由于建筑规范中缺乏这类结构相应的设计数据，进行风洞模拟试验是十分必要的。大跨度网壳结构受近地剪切V风的影响很大I，所以要在风洞模拟大气边界层中进行试验；这种风场中脉动风较大，即湍流度高，从而引起结构上的脉动风压也较大，因此不仅要测量风压的时均值，也要测量风压的脉动值。由于干煤棚是两端’1．C】leI开口的，必须同时测量棚的内外表面的动态风压。本结文以某电厂干煤棚网壳工程为例，对此类网壳结构构图1纵向7列(编号A-G)测压子L的位置设表面风试验结果

3、进行分析。计与研1实验案例简介究应某电厂(4X3()0Mw)工程干煤棚网壳跨度76m，用纵向长度180m，网壳网格尺寸为3．75m×3．75m，厚度为2．8m。网壳两端开口，网壳内的煤堆与网壳等长。网架的围护为单层压型钢板。实验在北京大学环境风洞中进行，有8种组合模型，每种模型吹10个风向角。模型缩尺比为1：80，由塑料材料制成。该风洞是一座直流吸式低速风洞，试验段宽3m、高2m、长32m。截面积2m×3m的风洞是目前国际上风：翻呈试验段中通用尺寸，由于该风洞试验段很长，可以使大气边界层充分发展，在模型所在位置达图2横向测压孔分布(A～G各列每个编号对应内外两个测压点)到所要求的剪切

4、速度剖面和相应的湍流强度。实验中采用目前国际上最先进的Hyscan2000型电子扫描阀，对模型表面平均压力和脉动压力进行测量。平均压力和脉动压力信号记录是同时进行的。在每个测压管中都安装了阻尼器，可基本消除测压管产生的共振并防止高频脉动信号的衰减。压力扫描阀除接收测压信号外，同时采集参考点的总压和静压信号。各通道采样频率200Hz，采样时间30s。由压力传安感器测得某点的压力，可以认为是一个各态历经徽的平稳随机时间序列，当测量时间T足够长时，在建0一T时间间隔内压力Pi的平均值(即时均值)，将与筑收稿日期：201卜04—12作者简介：马昌勤(1976一)，男，湖北仙桃人，毕业于武汉大

5、圜学，硕士，工程师，主要从事结构工程方面的设计与研究。图3模拟大气边界层的平均速度和湍流度沿高度分布安徽建筑2011年第4期(总179期)高度；u为z处平均风速；or为风速剖面指数。2Io我国《建筑结构荷载规范)(GB50009—2001)中也规定了地'．8面粗糙度可分为A、B、C、D四类嘲。该电厂周边地势平坦，属于1_

6、房屋比较稀疏的城市郊区类型，大气边界层应按B类来模拟。1图3给出了本次实验风洞模拟大气边界层平均风速和湍流度1_2一＼＼沿高度的分布。1-aJ2．4风压系数O．82．4．1时均风压系数(平均风压系数)～／一＼O_o_一1’ovJ·O_4O工式中：PI为参考点总压；为

7、参考点静压；pV为基本O．OO204000801∞高度处平均风压．p为空气密度；为风压高度变化系数。(A)2．4．2脉动风压系数_一72．2÷ovJix：2．OrT11．8其中：o'=RMS(Pi)_【}』(PI-Pi)2dt卜．r为风压数据采集'．e1．4时间；为在0一T时间间隔内压力P的平均值(即时均值)，即：1,2＼一．P．=(1厂r)JPidt1．OO．8．．．／一2．4．3极值压力系数和结构O．6由于风压变化过程可看成一平稳随机过程，并认为满足设O-4正态分布，依照概率统计理论，保证系数为3时其概率值可达计与O．299％以上，此时各点的极大值压力系数、极小值压力系数研O_o

8、分别为：一=+3Ixm、=一3究O2o4o∞∞1oo应(B)用图4各测点按标准方法与规范方法计算的最不利风压的比值3实验结果分析采样的起始时间和T的长短无关。以下仅就三种典型的风向角，即分别为0。、40。、90。时，对全模型的四种工况的实验结果进行分析。2实验方法3．1平均风压分布特征0o风向角时模型上的平均风压系数有正有负且数2．1模型测压点的布置值很小，各种参数变化不大，量值也很小，平均与脉动风荷载都半模型上的内外表面测压孔，沿轴向上共有7列，标记为相