风洞咨询项目的建议(青岛环海凯莱商务酒店).pdf

- 1 - 青岛环海凯莱商务酒店风洞试验和等效静力风荷载研究项目建议 青岛环海凯莱商务酒店风洞试验和等效静力风荷载研究项目建议 （中国建筑科学研究院 副研究员 唐意） 一、研究内容一、研究内容 1．确定本工程的设计风速和风洞中风场模拟的条件．确定本工程的设计风速和风洞中风场模拟的条件 根据我国建筑荷载规范计算本工程处的设计风速 根据对本工程处地貌的调查和我国建筑荷载规范中的有关条款，确定其风场特性，并在风洞中予以模拟模拟平均风速分布、湍流强度这几个重要且必要的风场参数 2．刚性模型测压试验．刚性模型测压试验 在中国建筑科学研究院大气边界层风洞中进行实验根据两幢塔楼的几何尺寸及周边干扰情况确定建筑模型合适的几何缩尺比为1/250左右模型和原型外形相似，总体和局部均仔细制作模型有足够的刚度，以使其在试验风速的作用下有足够的稳定性并不发生振动，保证试验结果的准确性根据委托方提供的资料模拟周边主要建筑，以考虑周边建筑对本建筑风荷载周边建筑对本建筑风荷载和响应的影响和响应的影响 在实验模型表面上布置足够测点，用电子扫描阀分部同步测量结构上的风压系数和风力。

实验模型和周边建筑模型周边建筑模型（不安测压点）均安放在实验转盘上实验时通过旋转转盘，模拟不同风向的作用实验风向角间隔为10度，即模拟36个风向 3．塔楼的风致动力响应计算及等效风荷载计算．塔楼的风致动力响应计算及等效风荷载计算 在以上试验基础上，根据建筑物表面脉动压力的实验结果，计算高层结构风振动力响应，计算结构的等效静力风荷载 (或我国规范中的风振系风振系数数) 二、二、 向委托方提供向委托方提供 1. 36个风向角下，结构上的平均风压系数、点体型系数和脉动风压系数； 2. 36个风向角下的分层体型系数分层体型系数； 3. 36个风向角下，对应于50年和100年重现期的作用在结构上的10分钟顺风分钟顺风向、横风向和扭转方向风力，向、横风向和扭转方向风力，用于结构总体静风荷载设计； 4. 36个风向角下，根据统计方法统计方法计算得到的对应于50年和100年重现期的用- 2 - 于围护结构设计的风压围护结构设计的风压 5. 36个风向角下，塔楼结构顺风向，横风向和扭转方向的风振响应； 6. 结构各风向角下的总等效静力风荷载分布（风振系数或称动力增大系数） 三、费用和时间预估三、费用和时间预估 1、项目总费用：、项目总费用： （1）两幢塔楼的刚性模型测压风洞试验： M万； （2）两幢塔楼的结构动力响应及等效静力风荷载计算费用： N万； 合计：M+N万 2、时间预估：、时间预估： 签订合同并收到全部必要的资料的前提下， （1）第1~10天，完成测压模型设计制造； （2）第10~15天，完成测压风洞试验； （3）第15~25天，完成风洞试验数据的初步处理，提交试验报告第一部分； （4）第25~35天，完成风荷载及响应计算，提交风洞试验报告第二部分； - 3 - 附: 风洞实验室介绍 - 4 - 一、公司简介： 一、公司简介： 建研科技股份有限公司成立于2001年，是集成了中国建筑科学研究院（成立于1953年）建筑结构研究所、建筑工程软件研究所、工程抗震研究所、建筑材料研究所优势资源的高新技术企业。

建研科技以几十年来积累的1000多项科研成果，主编的150多本国家及行业标准规范，荣获的45项国家级奖励、184项省部级奖励、72项专利与软件著作权，确立了公司在国内工程结构与抗震、软件与信息化、新型建材等领域的科技先导地位 风工程研究是公司重要的科研学术方向之一从上世纪80年代开始，出于国家《建筑结构荷载规范》的编写需要，原结构所的研究人员就利用北京大学等高校和科研院所的风洞实验室开展了风工程的相关研究工作数十年来，先后进行了上百项各类工程项目的风工程研究，工作内容涵盖了刚性模型测压、高频底座天平测力试验、气动弹性模型风振试验、有限元风振分析、CFD数值模拟（包括噪声分析、雪荷载模拟等）、行人高度风环境评估等风工程研究的各个方面同时，还承担了风工程领域的国家“十一五”科技支撑计划、科技部专项资金项目、国家自然科学基金重大研究计划以及建设部科技研究课题等国家、省部级科研项目十余项 随着建研院风洞实验室于2008年正式投入使用，更加加强了公司在风工程研究领域的研究能力 二、风洞实验室简介 二、风洞实验室简介 2008 年，国家科技部批准成立“建筑安全与环境国家重点实验室”，挂靠在中国建筑科学研究院。

该实验室以建研院所属的各研究机构为基础，包括了在建筑结构、地基、抗震、防火、防风等建筑安全领域和建筑声、光、热、节能等建筑环境领域的重点研究方向实验室包括国内最大的振动台实验室、防火实验室、幕墙实验室、建筑材料实验室和风洞实验室其中振动台实验室、风洞实验室和建筑材料实验室由建研科技股份有限公司代为管理 实验室坐落于北京首都机场区域、毗邻温榆河，总投资 2000 多万元实验室不仅隶属于“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 建研院风洞实验室在硬件和软件条件上的特色和优势在于： ? 风洞尺寸较大 ? 设备精良 ? 专业化、高素质的技术团队 ? 长期从事结构咨询、设计工作，能深入理解设计需要，出具的风工程实验和研究报告能很好的满足设计方的要求 - 5 - 实验室的风洞是目前国内最长的建筑风洞，试验段截面尺寸较大，可满足较大规模的建筑物试验要求拥有的精密设备种类齐全，并具有较大的技术优势其中电子压力测量系统可实现 1000 点以上的测点同步测压，在国内居于领先地位；超小型加速度传感器重仅 1g，频响范围 2~10kHz，可满足风洞气动弹性模型试验要求；实验室配备的 4 台激光测振仪，采用国际领先技术，内嵌独立的位移解码器，可实现非接触式的振动速度与位移的测量，测量精度大大超过其它同类产品；此外还配备有用于行人高度风环境测试的 Irwin 探头和专业相机用于进行地面风场的定量测量和定性显示。

由于实验室的科研紧密结合工程实际，因此在风工程的研究工作中能深入理解设计需要，提供的数据和研究报告能很好的满足设计方的要求 a) 风洞 风洞总长 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，以开展污染扩散等环境评估试验风洞包含两个试验段高速试验段为主力试验段，主要进行结构抗风试验研究；低速试验段截面尺寸较大，可满足地形模拟和小区风环境评估等大尺寸模型试验的要求 技术指标 项目 高速试验段 低速试验段 试验段尺寸（宽×高× 长） 4m×3m×22m 6m×3.5m×21m 风速范围 （2~30）m/s （1~18）m/s 湍流度 ε＜0.5%（30m/s 时） ε＜1.5%（15m/s 时） 速度不稳定度 ＜1% 平均速度偏差 ΔV＜1% 气流偏角 Δα＜0.5°，Δβ＜0.5° 轴向静压梯度 |dCp/dx|＜0.005/m - 6 - b) 设备 实验室耗资数百万元购置了国内领先的仪器设备主要包括： ? 电子压力测试系统（美国 Scanivalve 公司）：实验室配备的压力测量系统为目前国内风工程领域同步测压点最多的系统，包含 3 台 DSM3400 主机和20 个 ZOC33 压力扫描模块，可实现 1280 点的同步压力测量，且每通道的采样频率最高可达到 625Hz，高频、大规模的压力测量可满足绝大多数建筑物模型脉动压力测量的试验要求，尤其是在进行压力瞬态积分时能够保证计算的精度。

该系统由美国 Scanivalve 公司生产，压力测量量程±10inch水柱，测量精度±0.2%系统同时包含 SPC3000 压力校准系统，可对扫描阀进行校准 ? 热线风速仪（丹麦 Dantec 公司）：实验室目前配置了丹麦 Dantec 生产的四通道恒温式热线风速仪和一维、二维直杆、边界层探头，边界层探头可对近地面风场进行测量 ? 激光测振系统（德国 Polytec 公司）：包含 4 台 NLV-2500 型数字式单点激光测振仪，独立的数字式速度/位移解码，可同时输出速度和位移 ? 高频底座天平（美国 ATI 公司）：即多轴力/力矩传感器，用于高层建筑的天平测力试验，空载时的频率响应可达 1500Hz测力量程：660N；力矩量程：60N*m；测力分辨率：0.125N；力矩分辨率：0.0075N*m - 7 - ? 动态信号测试系统（美国 National Instrument 公司）：高灵活性的测试系统包含 64 通道模拟输入通道（PXI6289），可同时进行 32 路应变（SCXI1520）和 32 路 IEPE 加速度信号（PXI4472）的采集，并行采集速度可达 102kS/s，加速度信号的分辨率 24bit ? 超小型加速度传感器 名称 单轴加速度传感器 单轴加速度传感器 三轴加速度传感器 生产商 美国PCB公司 美国Dytran公司 美国Dytran公司 型号 352C67 3225M24 3263A2T 质量 2.0gm 1.0gm 5.6gm 封装材料 钛 钛 钛 灵敏度 10.2 mV/(m/s²) 10.2 mV/(m/s²) 10.2 mV/(m/s²) 测量范围 ± 491 m/s² pk ± 491 m/s² pk ± 491 m/s² pk 频响范围 0.5 to 10,000 Hz 2 to 10,000 Hz 1.5 to 10,000 Hz - 8 - 三、风工程业绩三、风工程业绩 3.1 风洞实验室建成前的典型项目风洞实验室建成前的典型项目 浙江黄龙体育场风荷载与内场风环境 （1996） 深圳愿望塔高频底座天平测力试验 （1998） 北京联想融科幕墙气弹试验（2003） 张家界火车站无柱雨棚（2005） 山东东营会展中心（2006） 深圳万科中心（2007） 武汉火车站（2008） 北京奥运工程工人体育场改造 （2006） 当代 MOMA 数值模拟（2006） 青岛大剧院格栅节段模型（2008） 3.2 风洞实验室建成后的项目风洞实验室建成后的项目 - 9 - 作为中国《建筑结构荷载规范》的主编单位，中国建筑科学研究院长期致力于风工程研究。

在风洞实验室于 2008 年 11 月投入使用后，在原有的厚实的研究基础上，更增强了开展风工程研究的设备条件 下述项目根据实际需要，包含了不同的研究内容，包括了： ? 风压测试 ? 高频底座天平试验 ? 行人风环境评估和体育场内场风环境评估 ? 风致振动有有限元分析 ? CFD 数值模拟（风环境评估、雪荷载和风致噪声分析）等 3.2.1 2009年的项目年的项目 成都来福士广场(123m) 大连万达中心 (200m) 中钢天津响螺湾测压测力 (358m) 大连星海湾壹号项目 (200m) 鄂尔多斯国泰商务广场项目（239m） 中国建筑科学研究院科研楼 (88m) - 10 - 海螺反应塔架测力(105m) 天津团泊湖国际网球中心 凤凰国际传媒中心 成都天堂鸟海洋乐园 鞍山体育中心 山西体育中心 河南三门峡文体中心 深圳湾体育中心 银川火车站 天津西火车站 - 11 - 三亚火车站 毛里求斯国际机场 中国人寿北京研发中心 中国（太原）煤炭交易中心 天津月亮岛 深圳地铁站 鄂尔多斯机场 天津梅江国际会展中心 鄂尔多斯成吉思汗博物馆 南阳体育场 - 12 - 武汉火车站管帘天花节段模型 北京京德顺生态嘉园风环境数值模拟 鄂尔多斯体育艺术馆数值模拟 鞍山铁路隧道列车风数值模拟 - 13 - 3.2.2 2010年的风工程项目年的风工程项目 青岛会展中心 苏州凤凰书城（200m） 天津团泊新城多功能体育馆 鄂尔多斯那达慕运动场 郑州奥林匹克中心 海南发射场总装厂房 海南发射场固定勤务塔 辽宁朝阳体育馆 - 14 - 新疆昌吉。