群集建筑的风荷载增大

中国建筑科学研究院风洞实验室坐落于风景秀丽的院研发基地，紧邻北京首都机场，毗邻温榆河，隶属于“建筑安全与环境国家重点实验室”，同时也是建设部防灾研究中心的重要组成部分。风洞实验室的建设得到了国家发改委的大力支持，为国家发改委对转制院所重点资助项目。实验室建筑面积4665m2，拥有大型建筑风洞、高性能工作站、电子压力测量系统、激光测振仪等精密设备。根据国家重点实验室的定位，风洞实验室将立足科研，服务于工程项目，开展风洞测试、风振分析和CFD数值模拟等各类风工程研究。
　　
新落成的大型建筑风洞为直流下吹式边界层风洞。风洞为全钢结构，总长96.5m，布置在长108m、宽27m、高16.8m的封闭实验大厅内，利用大厅空间作为气流循环通道。在实验大厅大门开启之后，还可使风洞以外循环方式运行，以开展污染扩散与环境评估等试验。风洞包含两个试验段。高速试验段尺寸为宽4m、高3m、长22m，最高风速32m/s，主要进行建筑物体型系数与气动弹性等抗风试验研究；低速试验段尺寸为宽6m、高3.5m、长21m，最高风速18m/s，可满足地形模拟、污染物扩散和小区风环境评估等大尺寸模型试验的要求。
　　
风洞采用先进的交流变频调速系统，试验段转盘和移测架均由微机控制，自动化程度较高。风洞压力测量系统包含美国Scanivalve公司的3台DSM主机和20个压力扫描阀，能够实现1280点的压力同步测量，可满足海量测点压力测试的要求。振动测量系统包括美国NI公司的动态信号采集系统、PCB和Dytran公司的超小型精密加速度传感器以及德国Polytec公司的四台激光测振仪，可进行建筑物模型气动弹性试验。此外实验室还配备了高频底座天平、地面风速测量系统和热线风速仪等测试设备，以满足不同类型的风洞试验需要。

从结构抗风研究的角度，大跨结构处于在大气边界层的底层高湍流度区，绕流场和空气动力作用非常复杂，造成屋面不同部位的风荷载分布极不均匀，变化较大。特别对于外形比较特殊的大跨结构，可能产生较不利的风荷载。在现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009-2001中，找不到与工程相对应的风荷载体型系数和风振响应的计算图表，国外风荷载规范中也没有类似结构的抗风设计参数可供参考。
（1）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 7.3中找不到合适的房屋体型系数与之相应；
（2）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 7.4节中明确指明对于大跨结构应该采用随机振动理论进行计算，但7.4.2所给的风振系数计算公式只适用于一般悬臂结构，对于大跨结构并无计算方法的规定。
因此，为保证结构的抗风安全和设计的经济合理，有必要对本工程进行专门的风荷载风洞试验和结构风振响应分析研究。
　　
我们一直致力于解决建筑工程的风荷载和风环境的技术难题，充分发挥我们的综合科技优势，率先提出数值模拟引导下的风洞试验新方法，大大提高建筑风荷载和风环境试验研究的精度，在建筑结构风压和风振的试验研究中，与设计单位密切配合，提供既详尽精确又方便易用的研究结果和报告，得到业主与设计方的广泛好评。近年来完成数十项大型复杂建筑工程的风工程研究和咨询。

部分项目如下：
北京奥运工程工人体育场改造
大连万达中心超高层建筑群
内蒙古博物馆和大剧院
新广州火车站大跨屋盖结构
海南海空国际广场超高层建筑
烟台世贸中心大跨屋盖结构
厦门翔安隧道通风塔膜结构
深圳地铁高架车站
深圳地铁噪声模拟
温州东海广场超高层建筑
鄂尔多斯机场航站楼
中国建筑科学研究院新科研楼
上海火车站无站台柱雨棚
南京南火车站
福州南火车站和深圳地铁车站

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