封閉式獨立柱三面板廣告牌的面板極值風壓

郭魁 戴益民 袁養(yǎng)金

摘要：目前存在的三面板廣告牌形式板間存在板間縫隙，為研究縫隙對面板極值風壓系數(shù)的影響，本文以模型面板1為研究對象，主要研究了模型面板1上不同區(qū)域的極小值風壓系數(shù)和極大值風壓系數(shù)特性，分析了板間縫隙對面板1不同區(qū)域的極值風壓系數(shù)的影響。堵縫使得上風向極小值風壓系數(shù)顯著增大并在40°風向角附近達到最大值，縫隙的存在增大下風向邊緣區(qū)域的極小值風壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

關(guān)鍵詞：三面板;板間縫隙;極值

0 引言

我國獨立柱三面板廣告牌面板結(jié)構(gòu)均為非封閉式，這類結(jié)構(gòu)形式的廣告牌相鄰面板間的高速間隙流會對第三塊面板內(nèi)表面受較大的風荷載作用，為了減少間隙流對面板在風荷載作用下的影響，本文通過封閉式獨立柱三面板廣告牌剛性模型測壓試驗，來研究其風壓分布規(guī)律。顧明，韓志惠等，指出廣告牌面板邊緣處的平均風壓要比其他區(qū)域大，立柱負面面板表面出現(xiàn)較大的脈動值。汪大海等獨立柱雙面板及三面板廣告牌進行了剛性模型測壓試驗和氣彈性模型測力風洞試驗。在Kareem和Winterstein等研究的基礎(chǔ)上，采用Hermite矩方法計算面板非高斯測點的極值風壓，給出了面板風壓分區(qū)及對應(yīng)的設(shè)計參數(shù)，Ding等比較分析類非高斯風荷載效應(yīng)的三種極值計算方法。

1 實驗簡介

1.1 風洞及風場模擬

本文中三面板廣告牌模型測壓試驗是在湖南科技大學風洞實驗室中完成的。該實驗室直流電動機驅(qū)動的額定功率為：315kW，額定轉(zhuǎn)速為：500轉(zhuǎn)/分，空風場時風場湍流度低于1.0%，風速在0 m/s-30m/s之間。試驗的數(shù)據(jù)通過三維脈動風速儀、電子掃描閥系統(tǒng)、皮托管等對風速、風壓、湍流度進行數(shù)據(jù)采集，采樣頻率為330HZ，采樣長度為10000。

1.2 實驗?zāi)Ｐ图皽y點布置

按照1：20的幾何所縮尺比來設(shè)計剛性模型，模型采用薄質(zhì)木盒來模擬面板，把測壓管布置在木盒內(nèi)的兩面，通過立柱和支架與掃描閥鏈接，立柱采用直徑為10cm的空心鋼管柱，支架采用直徑為5cm的空心鋼管柱。由于風壓在氣流分離處產(chǎn)生明顯變化，故測點采用滿布對稱、邊密中疏的方式，共計432個測點，面板以立柱中心為對稱中心對稱布置：

1.3 數(shù)據(jù)處理

風洞測壓試驗所得的壓力值通常轉(zhuǎn)換為無量綱化的風壓系數(shù)：

式中：Cpi（t）為測點i的風壓系數(shù)時程，Pi（t）為測點i的風壓時程，Pref為參考靜壓，ρ為空氣密度，UH為參考高度H處的平均風速。

2 極值風壓

2.1 極小值風壓系數(shù)

由圖可知，板間縫隙對外面板中部區(qū)域影響較小，基本穩(wěn)定在-0.25左右。縫隙對上風向邊緣區(qū)的極小值風壓系數(shù)影響較小但對下風向邊緣區(qū)影響較大。同時發(fā)現(xiàn)縫隙的存在可以降低下風向區(qū)域極小值風壓系數(shù)，這是由于縫隙中間有氣流通過從而降低了表面風壓。堵縫使得上風向極小值風壓系數(shù)顯著增大并在40°風向角附近達到最大值。縫隙的存在增大下風向邊緣區(qū)域的極小值風壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

2.2 極大值風壓系數(shù)

由圖可知，無論縫隙存在與否下風向邊緣區(qū)域極大值風壓系數(shù)最大。面板1中的中部區(qū)域及上風向區(qū)域外表面極大值風壓系數(shù)變化趨勢基本一致，隨風向角的增大而增大。而對于內(nèi)表面上的中部區(qū)域極大值風壓系數(shù)均大于上風向邊緣區(qū)域。

3 結(jié)論

（1）堵縫使得上風向極小值風壓系數(shù)顯著增大并在40°風向角附近達到最大值，縫隙的存在增大下風向邊緣區(qū)域的極小值風壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

（2）當考慮面板整體所受風壓時，上風向邊緣區(qū)域極大值風壓系數(shù)明顯增大。

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