不同區(qū)域建筑群內(nèi)風(fēng)場(chǎng)的分布特點(diǎn)

祖豐　永剛　丹彤

摘 要：城市建筑物整體規(guī)劃與布局的合理性，以及與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性直接影響小區(qū)內(nèi)部風(fēng)場(chǎng)分布。為了具體探求小區(qū)風(fēng)場(chǎng)的分布與影響，文章應(yīng)用實(shí)地測(cè)量與數(shù)值模擬的方法研究了小區(qū)的風(fēng)場(chǎng)強(qiáng)度分布特點(diǎn)，并對(duì)比分析沿海與內(nèi)陸建筑群內(nèi)部風(fēng)場(chǎng)特點(diǎn)。研究結(jié)果表明，由于小區(qū)風(fēng)場(chǎng)的存在使得樓與樓之間的狹縫、狹縫的入口、建筑物轉(zhuǎn)角處行人風(fēng)場(chǎng)被明顯加強(qiáng)；沿海建筑群周圍的風(fēng)速較內(nèi)陸地區(qū)大很多，因此為了觀景需要而建造沿海建筑時(shí)，設(shè)計(jì)前必須要實(shí)驗(yàn)確定風(fēng)環(huán)境對(duì)行人舒適性的影響。

關(guān)鍵詞：建筑群；建筑布局；風(fēng)場(chǎng)；風(fēng)環(huán)境；數(shù)值模擬

引言

小區(qū)的整體規(guī)劃與布局的合理性，以及它與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)性都與建筑節(jié)能密切相關(guān)。各種建筑物的存在導(dǎo)致下墊面的改變，直接影響城市近地面層風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)，因而在一定區(qū)域內(nèi)風(fēng)速分布與總體之間產(chǎn)生差異，這會(huì)影響到城市的通風(fēng)、自凈能力，加劇了在低風(fēng)速條件下城市的空氣污染和熱島效應(yīng)；而另一方面在風(fēng)速較大時(shí)，高大建筑周圍會(huì)產(chǎn)生局地強(qiáng)風(fēng)，影響到行人的舒適與安全，引出行人風(fēng)環(huán)境問題。目前，行人風(fēng)環(huán)境問題日益受到各國(guó)的重視，一些發(fā)達(dá)國(guó)家立法要求在建筑物的設(shè)計(jì)階段，給出建筑物建成后風(fēng)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)；

本研究通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以及數(shù)值模擬的方法，研究臨海建筑群與內(nèi)陸建筑群內(nèi)部各區(qū)域風(fēng)場(chǎng)分布特點(diǎn)，分析其風(fēng)場(chǎng)的差異；提出改善小區(qū)風(fēng)環(huán)境的方法與措施。

1 研究對(duì)象及研究方法

本研究選定了兩個(gè)住宅小區(qū)，測(cè)量地點(diǎn)一為臨海建造的住宅建筑群；測(cè)量地點(diǎn)二為坐落在市中心，周圍高樓林立的寫字樓；目前研究行人風(fēng)場(chǎng)普遍采用的方法是數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)。本文采用了實(shí)地測(cè)試和模擬的方法，探求風(fēng)場(chǎng)的分布，評(píng)定某小區(qū)建筑群風(fēng)場(chǎng)的舒適性，以及有利于削弱行人風(fēng)場(chǎng)的方法與措施。

2 測(cè)量結(jié)果與分析

2.1 數(shù)值模擬

根據(jù)實(shí)測(cè)時(shí)的天氣情況，在運(yùn)用CFD數(shù)值計(jì)算時(shí)，其邊界條件按照實(shí)際風(fēng)速與溫度來(lái)定義。并做一些理想假設(shè)。假設(shè)一，假設(shè)地面處于水平狀態(tài)。假設(shè)二，認(rèn)為氣流各層面之間影響微小。假設(shè)三，外界環(huán)境與實(shí)驗(yàn)區(qū)互相不影響?；谏鲜黾僭O(shè)，可將此模型設(shè)計(jì)為二維穩(wěn)態(tài)問題近似處理。根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際天氣情況設(shè)定邊界條件。經(jīng)過數(shù)值模擬可得出小區(qū)的速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)（圖1，2所示）。圖1是對(duì)測(cè)量地點(diǎn)一風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬的結(jié)果，可以看到風(fēng)場(chǎng)在拐角處及狹縫處發(fā)生偏轉(zhuǎn)顯著且風(fēng)速明顯增強(qiáng)。

以上述數(shù)值模擬成果作為參照，本研究以實(shí)地測(cè)量為基本原則，研究建筑周圍風(fēng)場(chǎng)分布特點(diǎn)。

圖1 臨海建筑群風(fēng)場(chǎng)數(shù)值模擬圖

2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)量所用儀器有熱球風(fēng)速儀和熱線風(fēng)速儀。測(cè)量地點(diǎn)一為一臨海小區(qū)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊密，主要由中高層建筑構(gòu)成。測(cè)量當(dāng)天風(fēng)力狀況為偏北風(fēng)5～6級(jí)，數(shù)據(jù)處理時(shí)，取地面寬闊處風(fēng)速為8m/s。由于風(fēng)速不可能保持穩(wěn)定不變，本實(shí)驗(yàn)選用一段時(shí)間內(nèi)的平均風(fēng)速作為該處風(fēng)速，使誤差降到最低，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)本身的嚴(yán)謹(jǐn)性。

在測(cè)試地點(diǎn)一四座建筑圍成的一個(gè)空間內(nèi)，筆者選取了29個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中入口拐角附近7處，顯著風(fēng)口（狹縫）附近5處，其余布置在靠近建筑物表面及前后排樓間的中央過道處。篩選有代表性的測(cè)點(diǎn)，如表1及表2所示，分別為拐角處及風(fēng)口處的風(fēng)速值。

從結(jié)果看出，當(dāng)天平均風(fēng)速僅為8m/s，而上述各測(cè)點(diǎn)（轉(zhuǎn)角、狹縫）風(fēng)速均被顯著增強(qiáng)。增強(qiáng)最顯著處可為平均風(fēng)速的2倍。該結(jié)果與數(shù)值模擬所得的結(jié)果保持一致。

圖2 測(cè)試地點(diǎn)一與測(cè)試地點(diǎn)二風(fēng)速對(duì)比圖

本實(shí)驗(yàn)旨在對(duì)比分析靠近海邊的建筑群與遠(yuǎn)離海邊的建筑群內(nèi)部風(fēng)場(chǎng)速度的差異。由于地點(diǎn)不同造成的周圍環(huán)境風(fēng)速不同，引進(jìn)風(fēng)速比概念，使兩組數(shù)據(jù)具有可比性，風(fēng)速比=實(shí)際風(fēng)速/該地點(diǎn)平均風(fēng)速。測(cè)點(diǎn)二周圍環(huán)境風(fēng)速由于建筑物的阻擋作用明顯小于測(cè)點(diǎn)一周圍的環(huán)境風(fēng)速。測(cè)點(diǎn)以風(fēng)口和轉(zhuǎn)角處密集布置，即風(fēng)口和轉(zhuǎn)角處的風(fēng)速為著重研究對(duì)象。圖2為在兩處建筑群分別測(cè)量得到的風(fēng)速直觀對(duì)比圖。從圖中可以看到，測(cè)試地點(diǎn)一內(nèi)部各測(cè)點(diǎn)風(fēng)速比值全面高于測(cè)試地點(diǎn)二。對(duì)比強(qiáng)烈的測(cè)點(diǎn)發(fā)生在風(fēng)口處，臨海小區(qū)的風(fēng)口產(chǎn)生強(qiáng)烈的強(qiáng)風(fēng)效應(yīng)，而內(nèi)陸小區(qū)風(fēng)口處風(fēng)速并沒有顯著增加，可以看出與內(nèi)地小區(qū)相比臨海小區(qū)受風(fēng)場(chǎng)影響較大。

3 結(jié)束語(yǔ)

在樓宇密集的建筑群內(nèi)環(huán)境中，行人風(fēng)場(chǎng)被明顯加強(qiáng)的區(qū)域是：樓與樓之間的狹縫、狹縫的入口、建筑物轉(zhuǎn)角處；建筑群內(nèi)部行人風(fēng)場(chǎng)的產(chǎn)生對(duì)行人舒適行有很大影響，應(yīng)盡可能得到改善；在設(shè)計(jì)建筑群布局時(shí)，可以在風(fēng)場(chǎng)明顯加強(qiáng)的區(qū)域，例如風(fēng)口，轉(zhuǎn)角處等，建設(shè)綠化帶或擺放藝術(shù)雕塑，達(dá)到四季防風(fēng)的目的；沿海建筑群周圍的風(fēng)速較內(nèi)陸地區(qū)大很多，可增加至平均風(fēng)速的2倍。為了觀景需要而建造沿海建筑時(shí)，設(shè)計(jì)前必須要實(shí)驗(yàn)確定風(fēng)環(huán)境是否對(duì)行人和建筑物安全；內(nèi)陸建筑布局時(shí)，應(yīng)防止不通風(fēng)的過密布局，造成空氣污染物的堆積。

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