風(fēng)場(chǎng)模擬對(duì)高層建筑群環(huán)境評(píng)價(jià)的影響

李丹

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊 830002)

風(fēng)場(chǎng)模擬對(duì)高層建筑群環(huán)境評(píng)價(jià)的影響

李丹

(新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院新疆烏魯木齊 830002)

高層建筑群對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)有著明顯的阻礙作用，這樣一種阻礙作用一方面是通過(guò)引起局部地區(qū)風(fēng)場(chǎng)變化表現(xiàn)出來(lái)的，另一方面則是通過(guò)風(fēng)速與風(fēng)壓在建筑物周邊形成的漩渦表現(xiàn)出來(lái)的，這樣一些變化都會(huì)在一定程度上影響到人們的正?；顒?dòng)。在本文當(dāng)中采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)高層建筑群風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行模擬，并結(jié)合實(shí)際情況來(lái)分析其對(duì)環(huán)境評(píng)價(jià)的影響。

風(fēng)場(chǎng)模擬；高層建筑群；環(huán)境評(píng)價(jià)

1 風(fēng)場(chǎng)模擬對(duì)高層建筑群環(huán)境評(píng)價(jià)的影響分析

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步以及城市人口的不斷增長(zhǎng)，大量形狀各異的高層建筑群應(yīng)運(yùn)而生，這樣一些建筑物在建設(shè)完成以后會(huì)較大程度的影響到其周邊的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行分析時(shí)主要考慮實(shí)際的風(fēng)力載荷。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)對(duì)于建筑物以及其周邊環(huán)境的影響主要通過(guò)以下幾個(gè)方面表現(xiàn)出來(lái)：一是在高層建筑群布局密集的位置上風(fēng)場(chǎng)容易發(fā)生改變，在條件相同的情況下，建筑物周邊更加愛(ài)容易發(fā)生局部風(fēng)速增大狀況。事實(shí)上，風(fēng)力載荷是一種隨機(jī)性的載荷，在實(shí)際環(huán)境條件下容易受風(fēng)向、風(fēng)強(qiáng)以及時(shí)間等多方面因素的共同影響，在建筑物周邊局部負(fù)壓過(guò)大的時(shí)候，就可能導(dǎo)致建筑物整體被掀起或者是裝飾玻璃遭受嚴(yán)重破壞，建筑物的外輪廓一般都不會(huì)是流線型的，這就使得流場(chǎng)不可避免的會(huì)伴隨脫落和震蕩，對(duì)于高層建筑群而言就表現(xiàn)為居室內(nèi)嚴(yán)重的噪聲污染，更加嚴(yán)重的時(shí)候甚至有可能導(dǎo)致建筑物自身的安全。

2 風(fēng)場(chǎng)模擬在高層建筑群環(huán)境評(píng)價(jià)中的作用

城市當(dāng)中的高大建筑容易形成不良的峽谷效應(yīng)，從而帶來(lái)變幻莫測(cè)的峽谷風(fēng)，而城市當(dāng)中單一高層建筑的存在并不多見(jiàn)，更多的都是多棟高層建筑物所形成的建筑群。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)高層建筑物周邊的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行模擬計(jì)算以及成為了一種非?？茖W(xué)和有效的手段，在這里我們主要是通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬等多種不同的方法來(lái)對(duì)小區(qū)之內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)變化及空氣流動(dòng)狀況進(jìn)行研究和預(yù)測(cè)。對(duì)于風(fēng)場(chǎng)流體而言，其流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)值模擬實(shí)際上就是在計(jì)算機(jī)上離散求解空氣流動(dòng)過(guò)程當(dāng)中所遵循的流體力學(xué)方程組，得到所需要的結(jié)果之后再利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)將這樣一種計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確而直觀的表示出來(lái)，這樣一種數(shù)值模擬技術(shù)就是我們所說(shuō)的計(jì)算機(jī)流動(dòng)力學(xué)。在本文當(dāng)中，我們對(duì)風(fēng)場(chǎng)模擬對(duì)高層建筑群環(huán)境評(píng)價(jià)的影響進(jìn)行說(shuō)明和分析時(shí)，主要利用的就是多功能CFD軟件來(lái)對(duì)高層建筑群進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬與分析，且在分析過(guò)程當(dāng)中主要是將人的切身感受作為最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人們已經(jīng)熟練而良好的將CFD技術(shù)應(yīng)用到建筑環(huán)境的模擬研究工作當(dāng)中去，也正是基于這樣一種良好的研究條件，才使得我們能夠?qū)σ恍┓浅?fù)雜的建筑群氣流流動(dòng)狀態(tài)方便的進(jìn)行模擬和仿真，為環(huán)境影響評(píng)價(jià)做出了非常大的貢獻(xiàn)。

3 高層風(fēng)場(chǎng)對(duì)其周邊環(huán)境的影響分析

高層風(fēng)場(chǎng)對(duì)其周邊環(huán)境的影響主要包括兩個(gè)具體的方面，一方面是對(duì)室外人員活動(dòng)區(qū)域的影響，另一方面則是下洗、渦流等不良小氣候的影響。一般來(lái)說(shuō)，地面以上1.75m高度左右的水平截面是人們常規(guī)活動(dòng)所能感知到的范圍，也就是我們所說(shuō)的“人區(qū)”，在該區(qū)域當(dāng)中人們的活動(dòng)頻繁，因此風(fēng)速應(yīng)當(dāng)在5m/s以下，否則就會(huì)給人們的行動(dòng)帶來(lái)較大的不便。從CFD流場(chǎng)模擬的結(jié)果上來(lái)看，上述風(fēng)速要求一般都是能夠達(dá)到的，但是對(duì)于一些建筑拐角處則有可能出現(xiàn)風(fēng)速的最大值，除此之外，在建筑群之間由于壁面的發(fā)射作用往往會(huì)使得其過(guò)道的中央風(fēng)速形成疊加，通過(guò)渠道效應(yīng)來(lái)達(dá)到風(fēng)速的最大值。在計(jì)算機(jī)模擬當(dāng)中所得到的模擬結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)基本一致，都表明風(fēng)場(chǎng)模擬在高層建筑群的環(huán)境評(píng)價(jià)當(dāng)中確實(shí)有著一定程度的影響作用。但是對(duì)于一些城市中心區(qū)的建設(shè)群而言，由于其建筑群的密度較大，因此其地面平均風(fēng)速并沒(méi)有那么大，相應(yīng)的風(fēng)速也就沒(méi)有那么大。而渦流和下洗則都是不利于空氣當(dāng)中污染物擴(kuò)散的小氣候，在風(fēng)場(chǎng)模擬計(jì)算房中，發(fā)現(xiàn)一些建筑群與其附屬的建筑之間空地處容易產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，尺度和流速并不大，因此所形成的風(fēng)環(huán)境影響并不大，通過(guò)立體化綠化設(shè)計(jì)或者是高大樹(shù)木的種植就能夠良好的處理之。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文當(dāng)中的分析和說(shuō)明就可以看到，高層建筑群在建設(shè)完成之后會(huì)較大程度的改變其周邊的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，近地面風(fēng)速的增大無(wú)疑會(huì)對(duì)人們的室外活動(dòng)產(chǎn)生較大的影響，除此之外，高層建筑群的阻擋作用還會(huì)使得其附近產(chǎn)生下洗、渦流等不良的局部小氣候，不利于空氣當(dāng)中污染物的及時(shí)擴(kuò)散。正是因?yàn)檫@樣，在高層建筑的環(huán)境影響評(píng)價(jià)當(dāng)中一定要切實(shí)加強(qiáng)對(duì)于風(fēng)場(chǎng)的研究。

[1]張濤，陳寶明.高層建筑周圍定常風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].制冷與空調(diào)，2007（12）

[2]侯愛(ài)波，周錫元.廈門(mén)市高層建筑群風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值風(fēng)洞模擬分析[J].建筑結(jié)構(gòu)，2008（8）

[3]王珍吾，高云飛等.建筑群布局與自然通風(fēng)關(guān)系的探討[J].建筑科學(xué)，2007（6）