大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)洞試驗(yàn)研究報(bào)告

大跨度屋蓋構(gòu)造站房風(fēng)洞試驗(yàn)爭論以某大跨度屋蓋構(gòu)造火車站風(fēng)洞試驗(yàn)爭論為例，分析大跨度三跨雙坡曲面屋蓋的風(fēng)荷載特性，并利用剛性模型風(fēng)洞試驗(yàn)得到的脈動壓力數(shù)據(jù)進(jìn)展風(fēng)致振動分析，試驗(yàn)結(jié)果說明：在屋面邊緣及屋脊四周的上吸風(fēng)荷載確定值要比屋面內(nèi)部區(qū)域值大，屋面波谷區(qū)域風(fēng)荷載值在-0.5～-1.0kN/m2范圍內(nèi)，懸挑位置及屋脊上吸風(fēng)荷載值最大可達(dá)-5.0kN/m2;脈動風(fēng)壓系數(shù)一般在迎風(fēng)屋檐四周比較大，可達(dá)0.6。爭論同時(shí)說明大跨屋蓋的風(fēng)荷載取值受建筑外形、周邊干擾、構(gòu)造特性、風(fēng)向等因素影響明顯，需要進(jìn)展全面深入的分析爭論。關(guān)鍵詞：某火車站位于海南島環(huán)島鐵路，站房總建筑面積約1.5萬m2，共3段：東段為原有1層建筑，框架構(gòu)造，需保存(局部需改建)；西段為136m×28m8m，框架構(gòu)造；中段160m×48m26m。下部構(gòu)造承受現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造，上部屋蓋承受鋼構(gòu)造。站場雨棚縱向長約490m，橫向?qū)捈s(45+47)m，整個(gè)站場雨棚中心高，兩側(cè)低，中心最大高度離站臺地面20m，兩側(cè)最低高度離站臺地面11m，雨棚主體構(gòu)造承受雙跨鋼桁架構(gòu)造體系。火車站站房的平面及立面見圖12。1某火車站平面2某火車站立面站房整體造型美觀簡潔，屋蓋為三跨雙坡曲面屋蓋且屋蓋懸挑大，在GB50009—2023《建筑構(gòu)造荷載標(biāo)準(zhǔn)》[1]中并沒有可供參考的體型；其中站房工程和站場雨棚工程柱網(wǎng)稀疏，跨度大，剛度偏柔，在風(fēng)荷載作用下的振動特性突出；并且工程所在位置為沿海地區(qū)，根本風(fēng)壓很大，使得風(fēng)荷載成為把握荷載。如何科學(xué)合理地對構(gòu)造靜力和動力風(fēng)荷載進(jìn)展分析，確保該工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性變得格外重要。GB50009—2023無法供給足夠的信息進(jìn)展具體風(fēng)荷載取值，應(yīng)進(jìn)展深入具體的專業(yè)性風(fēng)洞試驗(yàn)爭論，供給足夠的風(fēng)荷載信息以保證構(gòu)造設(shè)計(jì)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)展過大量單跨雙坡屋蓋的風(fēng)洞試驗(yàn)爭論[2-3]，但對多跨雙坡曲面屋蓋的風(fēng)荷載特性爭論照舊少見。本文結(jié)合某火車站站房的風(fēng)洞測試數(shù)據(jù)，分析此大跨度三跨雙坡曲面屋蓋的風(fēng)荷載特性，給出用于圍護(hù)構(gòu)造設(shè)計(jì)的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，依據(jù)剛性模型進(jìn)展風(fēng)洞試驗(yàn)所得到的脈動壓力值，作為風(fēng)荷載自譜和相干譜的輸入數(shù)據(jù)，并基于隨機(jī)振動理論，承受振型分解法求解構(gòu)造動力響應(yīng)的位移均方差，最終依據(jù)等效靜力的方式確定動力風(fēng)荷載。剛性模型風(fēng)洞測壓試驗(yàn)試驗(yàn)概況風(fēng)洞試驗(yàn)位于中國建筑科學(xué)爭論院大氣邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)室，構(gòu)造尺22m×4m×3mScanivalve20m/s400Hz，采樣時(shí)長為21s，全部測點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)均同步?？紤]到風(fēng)洞試驗(yàn)對模型堵塞率的要求，1∶20033風(fēng)洞中的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蚢—平均風(fēng)速剖面;b—湍流強(qiáng)度剖面。4平均風(fēng)速與湍流強(qiáng)度剖面風(fēng)洞試驗(yàn)中對大氣邊界層風(fēng)場模擬。依據(jù)GB50009—2023，本工程試驗(yàn)中擬承受B類地貌，其中風(fēng)洞模擬的湍流強(qiáng)度Iu(σ/U)和平均風(fēng)速U4試驗(yàn)測點(diǎn)布置依據(jù)工程閱歷，結(jié)合該工程的構(gòu)造設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏y點(diǎn)布置進(jìn)展了確定的優(yōu)化和完善。在站房屋蓋的邊緣、曲面突然變化區(qū)域、開放式雨棚的前緣風(fēng)壓分布的不利的區(qū)域，對測點(diǎn)進(jìn)展了加密，增加了測點(diǎn)數(shù)量，以使在試驗(yàn)過程中能測得極端的風(fēng)壓值和最不利風(fēng)荷載1010141測點(diǎn)，挑檐局部共布置42個(gè)雙面測點(diǎn)，共計(jì)183個(gè)測點(diǎn)；雨棚上外表共259176104點(diǎn)；幕墻共布置240個(gè)測點(diǎn)，其中女兒墻局部共布置48個(gè)雙面測點(diǎn)，合288試驗(yàn)工況及數(shù)據(jù)處理針對模型進(jìn)展不同風(fēng)向角下的試驗(yàn)，風(fēng)向角從0°開頭，每隔10°測量一次，共計(jì)36種工況，分別測量各工況下模型的外表壓力分布狀況。建筑物外表每個(gè)測點(diǎn)的壓力都是一個(gè)隨時(shí)間變化的函數(shù)。可以將瞬時(shí)壓力分為平均壓力和脈動壓力兩局部的組合，即：式中：x為不同測點(diǎn)的編號式中：x為不同測點(diǎn)的編號p(x;tT值；p′(x;t)是一個(gè)隨機(jī)量，其均方根值σ