常開洞工業(yè)廠房風(fēng)致內(nèi)壓試驗(yàn)研究

樊友川，顧 明，全 涌

(同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

0 引言

多次風(fēng)災(zāi)調(diào)查表明［1－3］，由于建筑物門窗破壞等原因?qū)е麻_洞，外部氣流沿開洞傳播，風(fēng)致內(nèi)壓急劇增大，使得內(nèi)外風(fēng)壓共同作用成為導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)破壞甚至倒塌的重要原因。文獻(xiàn)［1］指出，在佛羅里達(dá)州風(fēng)災(zāi)調(diào)查中，64%的民用建筑均因開窗，風(fēng)壓激增而導(dǎo)致破壞。因此，國內(nèi)外許多學(xué)者運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)測［4－8］、風(fēng)洞試驗(yàn)［9－13］與 CFD 數(shù)值風(fēng)洞［14－15］等手段對(duì)建筑內(nèi)壓進(jìn)行了大量的研究。大多數(shù)學(xué)者［6，10－12］重點(diǎn)研究了建筑結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面瞬間開洞的內(nèi)壓脈動(dòng)時(shí)程，并運(yùn)用空氣動(dòng)力學(xué)理論推導(dǎo)了內(nèi)壓的響應(yīng)方程。

工業(yè)廠房是一類開洞較多，開洞面積較大，且大多保持常開洞狀態(tài)的建筑結(jié)構(gòu)。Vickery［12］在湍流試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)瞬間開洞時(shí)內(nèi)壓脈動(dòng)峰值較常開洞狀態(tài)下的內(nèi)壓峰值小;Stathopoulos等［16］也通過風(fēng)洞試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)開洞建筑內(nèi)壓平穩(wěn)值比開洞瞬間時(shí)的內(nèi)壓脈動(dòng)大。本文通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究不同單個(gè)常開洞狀態(tài)廠房結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力系數(shù)的分布規(guī)律與形成機(jī)理，并根據(jù)理論公式對(duì)內(nèi)壓系數(shù)進(jìn)行預(yù)測，為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)內(nèi)壓的合理取值提供參考依據(jù)。

1 剛性模型風(fēng)洞測壓試驗(yàn)

風(fēng)洞測壓試驗(yàn)是在同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)洞試驗(yàn)室的TJ-2大氣邊界層風(fēng)洞中進(jìn)行的。該風(fēng)洞是一座閉口回流式矩形截面風(fēng)洞，試驗(yàn)段尺寸為寬 3m、高 2.5m、長 15m，試驗(yàn)風(fēng)速范圍從 0.5～68.0m/s連續(xù)可調(diào)。

風(fēng)洞試驗(yàn)原型為單跨雙坡工業(yè)廠房，縱向長度為90m，跨度為45m，高跨比為0.8，屋面坡角均為 3°。……