建筑工程風(fēng)洞試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)

　　行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程風(fēng)洞試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》，編號(hào)為JGJ/T338-2014，自2015年8月1日起實(shí)施。

　　風(fēng)洞試驗(yàn)是確定建筑工程結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的重要手段，是對(duì)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》有關(guān)風(fēng)荷載規(guī)定的必要補(bǔ)充?！督ㄖこ田L(fēng)洞試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》不僅為提高建筑工程風(fēng)洞試驗(yàn)的質(zhì)量、保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性提供了重要的技術(shù)依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)，也為結(jié)構(gòu)工程師與風(fēng)工程研究、咨詢?nèi)藛T之間的溝通架起了橋梁，必將為建筑工程結(jié)構(gòu)抗風(fēng)安全和風(fēng)環(huán)境優(yōu)化發(fā)揮重要作用。

　　近日，主編金新陽研究員就標(biāo)準(zhǔn)條文要點(diǎn)進(jìn)行了解讀，希望可以幫助設(shè)計(jì)人員更好地理解和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

　　試驗(yàn)參數(shù)模擬

　　大氣邊界層：風(fēng)洞試驗(yàn)應(yīng)按現(xiàn)行荷載規(guī)范規(guī)定的地面粗糙度類別模擬大氣邊界層。為保證大氣邊界層的模擬精度，對(duì)風(fēng)洞內(nèi)模擬風(fēng)剖面的測點(diǎn)數(shù)量、覆蓋范圍、測點(diǎn)間距等都做了明確規(guī)定。

　　試驗(yàn)?zāi)Ｐ停涸囼?yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)與試驗(yàn)原型的幾何相似，應(yīng)包括建筑表面的主要建筑部件和裝飾物，還應(yīng)模擬周邊的環(huán)境，包括建筑物、構(gòu)筑物、顯著突出的地形等。并對(duì)模型的阻塞比、與風(fēng)洞壁的距離做了明確規(guī)定。

　　CFD數(shù)值模擬：對(duì)風(fēng)環(huán)境風(fēng)場模擬與舒適度評(píng)估、風(fēng)致介質(zhì)輸運(yùn)、風(fēng)致積雪漂移等特殊風(fēng)工程問題，也可采用CFD數(shù)值模擬的方法。標(biāo)準(zhǔn)通過附錄A規(guī)定了數(shù)值模擬方法的基本要求。

　　風(fēng)洞設(shè)備與標(biāo)模測試

　　風(fēng)洞：用于建筑工程試驗(yàn)的風(fēng)洞設(shè)備，投入使用前應(yīng)通過風(fēng)洞的驗(yàn)收和流場校測。驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)對(duì)設(shè)備項(xiàng)參數(shù)、流場性能、運(yùn)行狀態(tài)等做出結(jié)論，并形成驗(yàn)收意見;流場校測要對(duì)氣流穩(wěn)定性、背景湍流度、軸向靜壓梯度、流場不均勻度等指標(biāo)進(jìn)行測量。

　　測試設(shè)備：商業(yè)產(chǎn)品化的風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)具有合格證書和檢驗(yàn)證書，自主研發(fā)的風(fēng)洞試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)滿足測試精度的要求，并規(guī)定了定期校準(zhǔn)、日常維護(hù)、量程和精度等對(duì)試驗(yàn)測試儀器的各項(xiàng)具體要求。

　　標(biāo)模測試：標(biāo)準(zhǔn)按低矮建筑和高層建筑分別給出了兩類典型建筑的標(biāo)準(zhǔn)模型和標(biāo)準(zhǔn)測試方法，用于檢驗(yàn)風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)中收集整理了以往國內(nèi)公認(rèn)先進(jìn)風(fēng)洞的試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，通過數(shù)據(jù)比較可以判斷風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果的合理性。

　　風(fēng)荷載試驗(yàn)

　　風(fēng)荷載試驗(yàn)主要包括測壓試驗(yàn)、測力試驗(yàn)和氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)。根據(jù)三種不同類型試驗(yàn)的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)各類試驗(yàn)的適用范圍、試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、試?yàn)方法和成果應(yīng)用做出規(guī)定。

　　測壓試驗(yàn)：測壓試驗(yàn)的目的是得到建筑表面平均壓力和脈動(dòng)壓力的分布，據(jù)此也可結(jié)合動(dòng)力學(xué)分析方法進(jìn)行風(fēng)振計(jì)算，進(jìn)一步獲得建筑結(jié)構(gòu)的位移、加速度等風(fēng)致響應(yīng)，為建筑主體結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供風(fēng)荷載依據(jù)。

　　測力試驗(yàn)：直接測量模型在風(fēng)荷載作用下的彎矩、扭矩、剪力等整體受力以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)。測量結(jié)果可用于估算基本振型接近直線的工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)致響應(yīng)。

　　氣動(dòng)彈性模型試驗(yàn)：氣彈試驗(yàn)是為了可準(zhǔn)確評(píng)估氣動(dòng)彈性力而進(jìn)行的，主要針對(duì)那些剛度和阻尼均較小、風(fēng)致振動(dòng)幅度較大、風(fēng)和結(jié)構(gòu)的耦合作用對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響不可忽略的建筑，如超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、柔性屋蓋、索膜結(jié)構(gòu)等。

　　最小風(fēng)荷載限值：依據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告提供的風(fēng)荷載，考慮風(fēng)向的風(fēng)速折減系數(shù)不應(yīng)小于0.85，主結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計(jì)算值的70%，圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計(jì)算值的80%。

　　風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)

　　試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：新建的建筑物密集的大型商業(yè)或住宅區(qū)域，風(fēng)環(huán)境可能對(duì)建筑品質(zhì)有較大影響，在研究建筑方案時(shí)宜通過風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)判斷方案的合理性，并對(duì)建筑布局進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化;建在現(xiàn)有城區(qū)的規(guī)模較大的新建工程，應(yīng)通過風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)評(píng)估其對(duì)既有區(qū)域的風(fēng)環(huán)境造成的不利影響;對(duì)那些風(fēng)環(huán)境要求較高的建筑工程，如綠色建筑，應(yīng)評(píng)價(jià)和優(yōu)化其周邊風(fēng)環(huán)境的舒適度。

　　風(fēng)環(huán)境評(píng)估：本標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定風(fēng)環(huán)境評(píng)估準(zhǔn)則時(shí)，參考了國內(nèi)外的大量研究成果，并考慮到國內(nèi)氣象資料相對(duì)并不完備的現(xiàn)實(shí)情況，給出了兩種不同的評(píng)估方法。在能夠獲得氣象資料時(shí)，可根據(jù)日最大風(fēng)速記錄或者逐時(shí)風(fēng)速記錄計(jì)算不同風(fēng)速的發(fā)生頻率，參考Davenport的舒適度分級(jí)指標(biāo)對(duì)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分類。而當(dāng)缺乏氣象資料時(shí)，則可采用平均風(fēng)速比對(duì)風(fēng)環(huán)境舒適度作出定性評(píng)價(jià)，在所有風(fēng)向下的平均風(fēng)速比均不宜小于0.1，主導(dǎo)風(fēng)向下的平均風(fēng)速比不宜大于1.2。

　　結(jié)論

　　研究編制建筑工程風(fēng)洞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)保證風(fēng)洞試驗(yàn)質(zhì)量，提高試驗(yàn)可靠性十分必要。風(fēng)洞試驗(yàn)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已日趨成熟，其理論體系和工程應(yīng)用時(shí)的分析框架已基本成型，標(biāo)準(zhǔn)編制時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。但風(fēng)洞試驗(yàn)中仍然存在一些難點(diǎn)問題，在現(xiàn)有技術(shù)條件下尚無法完全解決，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了具體規(guī)定的可行性和可操作性，并將在實(shí)施中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善。

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