某機場新航站樓風壓分布特征及風振系數(shù)研究

彭留留，黃國慶，*，李明水，袁理明，羅 楠

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院風工程試驗研究中心，四川成都 610031; 2.中南建筑設(shè)計院股份有限公司，湖北武漢 430071)

某機場新航站樓風壓分布特征及風振系數(shù)研究

彭留留1，黃國慶1，*，李明水1，袁理明2，羅 楠1

(1.西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院風工程試驗研究中心，四川成都 610031; 2.中南建筑設(shè)計院股份有限公司，湖北武漢 430071)

以某機場新航站樓結(jié)構(gòu)風洞試驗為依托，對該大跨屋蓋的整體和重點部位的風壓分布特性進行了詳細的闡述。此外，基于風壓的統(tǒng)計特征，將屋面分為高斯和非高斯區(qū)域。最后，對懸空屋蓋區(qū)域進行了局部模型風振響應(yīng)分析。結(jié)果表明:在180°風向角下，大挑檐和指廊迎風一側(cè)的平均風壓系數(shù)分別在-1.0和-0.8左右，挑檐部位最不利可達-1.58，天井內(nèi)部側(cè)面的風壓很小，懸空屋蓋上下表面同時受到較小吸力的作用;航站樓的非高斯區(qū)域主要集中在屋蓋邊緣迎風和拐角區(qū)域，天井部位并沒有出現(xiàn)明顯的非高斯分布現(xiàn)象;懸空屋蓋區(qū)域出現(xiàn)過大位移風振系數(shù)的主要原因是懸空屋蓋位置處的平均位移較小。

大跨屋蓋;風壓分布;非高斯特性;局部風振響應(yīng)分析;位移風振系數(shù)

0 引言

近年來，大跨屋蓋由于具有諸多優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用在體育場、大型展覽館和機場航站樓等建筑結(jié)構(gòu)，而跨度大、自重輕、結(jié)構(gòu)柔以及自振頻率低等特點使得其對風荷載的敏感度大大增強。在一般情況下，風荷載往往已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載。因此，在建筑荷載規(guī)范不完善的情況下，采用風洞試驗的方法去獲取大跨屋蓋的風荷載分布特性顯得尤為必要。

目前，在大跨屋蓋的平均風壓分布特性方面，國內(nèi)外開展了許多風洞試驗研究［1-4］，取得了一定成果。但這些建筑物的造型各異，導(dǎo)致其風壓分布特性存在一定差異。而在大跨屋蓋非高斯風壓分布特性方面，國內(nèi)研究者也進行了一定的研究，如孫瑛等［5］探討了大跨度平屋蓋非高斯特性的原因，并結(jié)合第三、四階統(tǒng)計量，給出了劃分高斯與非高斯區(qū)域的標準。葉繼紅等［6］結(jié)合五種典型形式大跨屋蓋的風洞試驗，分別采用了統(tǒng)計方法和基于k-s檢驗的曲線擬合方法對屋蓋進行了高斯與非高斯分區(qū)。上述非高斯特性的研究只針對于一些比較理想的屋蓋模型，對于實際比較復(fù)雜的大跨屋蓋非高斯特性還研究的比較少。在大跨屋蓋的等效靜風荷載方面，目前理論比較合理的計算方法如荷載響應(yīng)相關(guān)方法(Load Response Correlation，簡稱LRC)［7-8］與等效目標的選取存在很大的關(guān)系，不同的等效目標會導(dǎo)致不同的等效靜風荷載，且該方法的計算也比較復(fù)雜，進而影響了它的發(fā)展。陣風因子法(Gust Load Factor，簡稱GLF)［9］由于概念明確在高層建筑等效靜風荷載分析中得到了非常廣泛的應(yīng)用。而大跨屋蓋由于不同響應(yīng)之間的影響面差異較大，導(dǎo)致該方法的計算精度與其在高層建筑的應(yīng)用結(jié)果相比存在一定差異，但是其誤差仍然可被工程所接受。鑒于此，陸鋒等［10］采用譜分析方法計算了結(jié)構(gòu)的風振響應(yīng)和風振系數(shù)，得出了大跨平屋面各節(jié)點位移風振系數(shù)變化不大的結(jié)論，并建議在工程實踐中使用位移風振系數(shù)計算等效靜風荷載。李慶祥等［11］則采用時域的直接積分法計算了單層網(wǎng)殼的位移風振系數(shù)，并認為風振系數(shù)隨風向角變化較大。田玉基等［12］采用了振型疊加法計算了上吸風的風振系數(shù)，并提出了下壓風振系數(shù)的概念及計算方法。潘峰等［13］采用多階模態(tài)加速度法計算了結(jié)構(gòu)的荷載風振系數(shù)和位移風振系數(shù)，并將計算結(jié)果與時域積分法計算出的結(jié)果進行了對比。由此可見，對于工程實際而言，采用風振系數(shù)計算等效靜風荷載仍然具有較大的適用性。

本文以某機場航站樓為工程背景，首先通過風洞試驗得到其平均風壓分布特性，并對航站樓的重要部位如大懸臂挑檐、天井和懸空屋蓋的風壓分布特征進行了詳細的闡述。然后，基于風壓的統(tǒng)計特征，對整個航站樓屋蓋進行了高斯與非高斯分區(qū)。最后，在整體模型位移風振系數(shù)計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，著重對風振響應(yīng)比較大的懸空屋蓋區(qū)域進行局部風振響應(yīng)分析，并將局部分析的位移風振系數(shù)計算結(jié)果與整體模型進行了對比。

1 項目概況與風洞試驗

某機場新航站樓的平面尺寸約為1 200 m×360 m，航站樓樓蓋及下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。屋蓋為鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，呈自由曲面，其最高點高度為41 m，向東、西方向逐漸降低，主出入口處屋面檐口懸挑最大長度約40 m。屋蓋結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)通過鋼立柱連接，形成協(xié)同受力體系，周邊圍護結(jié)構(gòu)均為玻璃幕墻。

風洞試驗是在西南交通大學(xué)風工程試驗研究中心XNJD-3號風洞進行的，鑒于試驗需要模擬周圍特征建筑物，考慮風洞阻塞率的要求，將模型的幾何縮尺比設(shè)為1∶200。模型主要采用ABS塑料板制成，圖1為安裝在風洞內(nèi)的試驗?zāi)Ｐ汀?/p>

圖1 風洞試驗?zāi)Ｐ虵ig.1 Test model in wind tunnel

由于本航站樓的建筑造型比較復(fù)雜，為了更詳細地了解航站樓的風荷載特性，本次試驗在航站樓模型上總共布置了948個測點(包括其屋蓋和側(cè)面)，并在重點部位如大懸臂挑檐、天井以及懸空屋蓋等部位進行了適當?shù)募用芴幚?，重點部位的典型測點布置圖如圖2所示。值得說明的是，圖中只標示了挑檐部位和懸空屋蓋處的上表面典型測點S1-S8，對應(yīng)下表面相同位置處的測點X1-X8則沒有標示。

根據(jù)最新版的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，本航站樓所處位置的大氣邊界層特性應(yīng)按B類地表，即α=0.15進行流場模擬，脈動風譜則按照Von karman譜進行模擬，如圖3和圖4所示。試驗時，在模型前方未擾動區(qū)設(shè)置一根參考高度為20.5 cm的皮托管，相應(yīng)的實際參考高度為41 m。試驗風速為8 m/s，采樣頻率設(shè)為250 Hz，總共采樣點數(shù)為6000，即總的采樣時間為24 s。按照相似準則，實際的采樣頻率約為5 Hz，采樣時長約為30 min。試驗時，每間隔15°設(shè)置一個試驗風向，按照順時針方向旋轉(zhuǎn)，如圖2所示，總共有24個工況。

圖2 典型測點布置圖Fig.2 Layout of selected taps

圖3 平均風剖面和湍流度剖面Fig.3 Profile of mean wind and turbulence intensity

圖4 風洞實測與目標功率譜的對比Fig.4 Comparison of target and measured PSD in wind tunnel

試驗數(shù)據(jù)處理時，采取以下公式計算各測點的瞬時風壓系數(shù):

式中:Cpi(t)為模型各測壓孔位置處的瞬時風壓系數(shù)，pi(t)為該位置處的表面風壓值，p0和p∞分別為參考點處的平均總壓和平均靜壓。通過統(tǒng)計分析可得到各測點的平均風壓系數(shù)和風壓系數(shù)標準差。

2 結(jié)構(gòu)的風荷載特性

2.1 典型工況的平均風壓系數(shù)等值線圖

由于機場航站樓建筑外形比較復(fù)雜，因此，結(jié)構(gòu)表面的風壓分布也比較復(fù)雜。限于篇幅，本文選取90°和180°兩個典型工況角下的屋蓋平均風壓特性進行詳細闡述，圖5和圖6分別為兩個工況角下的平均風壓系數(shù)等值線圖。

圖5 90°平均風壓系數(shù)等值線圖Fig.5 Contour map of mean wind pressure coefficient(90°)

圖6 180°平均風壓系數(shù)等值線圖Fig.6 Contour map of mean wind pressure coefficient(180°)

從圖5可以看出，在90°風向角下，屋蓋以承受負壓為主。右側(cè)指廊部位及屋蓋迎風區(qū)域的風壓系數(shù)數(shù)值在-0.5左右，左側(cè)連廊部位的風壓系數(shù)則在-0.6左右。值得注意的是，除屋蓋的迎風區(qū)域之外，其它很大一部分區(qū)域的風壓系數(shù)極小，大致在-0.1附近徘徊。這是由于航站樓屋蓋具有很明顯的流線型，且跨越幅度很大，導(dǎo)致氣流分離后的再附著區(qū)域很大，因此出現(xiàn)了風壓系數(shù)極小的情況。在180°風向角下，屋蓋同樣以承受負壓為主。大挑檐的平均風壓系數(shù)大部分在-1.0附近，四個指廊迎風一側(cè)的平均風壓系數(shù)則在-0.8左右。而小挑檐及連廊部位的風壓系數(shù)較小，其數(shù)值分別在-0.2和-0.1左右，其中連廊一部分再附著區(qū)域的平均風壓系數(shù)為0.1左右。

2.2 重點部位的風壓分布特性

從建筑外形來看，本航站樓的大懸挑結(jié)構(gòu)、天井以及懸空屋蓋等部位比較特殊。為此，本文從中挑選了一部分典型測點，進行重點部位的風壓特性分析，典型測點布置圖如圖2所示。

圖7為典型測點的平均風壓系數(shù)隨風向角的變化圖。從圖中可以看出，在所有工況下，挑檐S1-S3測點的平均風壓系數(shù)全部為負值。隨著風向角的變化，所有挑檐上表面測點的平均風壓系數(shù)都具有類似的變化規(guī)律，即吸力分別在90°、180°和270°附近達到極小值、極大值和極小值。其中，S2的平均風壓系數(shù)在180°達到最不利，其數(shù)值為-1.58。從挑檐下表面測點X1-X3的平均風壓系數(shù)圖可以看出，隨著風向角的不斷增大，所有典型測點同樣都具有平均風壓系數(shù)不斷增大，然后再遞減的類似規(guī)律，且基本上都經(jīng)歷了由吸力到壓力再到吸力的過程。在180°工況下，X2的平均風壓系數(shù)最大，其值可達0.49。值得說明的是，挑檐在迎風作用時，上表面測點受到很

大的吸力，下表面測點則同時受到較大的壓力，上吸下壓會使挑檐部位實際受到的風荷載明顯增大。

圖7 典型測點的平均風壓系數(shù)圖Fig.7 Mean wind pressure coefficient of selected taps

從天井左側(cè)側(cè)面C1和C2典型測點的平均風壓系數(shù)圖可以看出，天井側(cè)面典型測點的平均風壓系數(shù)波動范圍為-0.3～0.3之間，數(shù)值偏小，這與荷載規(guī)范規(guī)定的封閉式建筑物應(yīng)考慮±0.2的內(nèi)壓比較吻合。其原因在于天井洞口的朝向為豎直方向，而不是側(cè)面方向，因此，整個航站樓都可以近似看成為封閉式建筑物。

S4-S7和X4-X7測點分別為懸空屋蓋處的上下表面典型測點。從圖中可以看出，這些測點的平均風壓系數(shù)都為負值，數(shù)值范圍大致為-0.4～0，且上下表面測點的風壓隨風向角變化的規(guī)律基本一致。因此，懸空屋蓋實際受到的平均風壓會由于上下表面同時受到吸力而大大減小。

2.3 屋蓋的高斯與非高斯分區(qū)

眾所周知，目前規(guī)范規(guī)定的主體和圍護結(jié)構(gòu)極值壓力的計算都是以風壓服從高斯分布為前提的，而對于大跨屋蓋迎風和拐角等氣流分離和渦旋很明顯的區(qū)域，其風壓分布具有明顯的非高斯特性。因此，為了更好的進行結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計，有必要對屋蓋進行高斯與非高斯分區(qū)。

目前，基于風壓系數(shù)3階和4階統(tǒng)計量的高斯與非高斯分區(qū)方法已得到了廣泛的應(yīng)用，其原理可參考相關(guān)的文獻［14-15］，限于篇幅，本文不再贅述。該方法的重點則是確定高斯與非高斯分區(qū)的評判標準。表1列出了相關(guān)文獻中，非高斯分區(qū)的風壓系數(shù)偏度和峰態(tài)界限值。從表中可以看出，不同結(jié)構(gòu)形式的非高斯分區(qū)劃分標準存在一定的差異。參考大跨平屋蓋［5］和大跨屋蓋［6］的評判標準，并結(jié)合本航站樓的風壓非高斯分布特性，本文將大跨屋蓋的非高斯分區(qū)劃分標準確定為。值得一提的是，大跨屋蓋的風壓系數(shù)非高斯特性主要是由于氣流分離、渦旋造成的負壓脈沖引起的，該類風壓系數(shù)的峰態(tài)大于3.0，為“softening”過程(峰值因子大于高斯過程)。

表1 各種建筑類型的非高斯分區(qū)劃分標準Table 1 Standards of identifying non-Gaussian zone for various kinds of building

表2為典型測點在180°、225°和270°下的風壓系數(shù)3階和4階統(tǒng)計量。從表中可以看出，由于D2和D6在對應(yīng)風向角下位于再附著區(qū)域，因此，這些測點的偏度和峰態(tài)都分別接近于0和3。而類似于S2和D7這些在對應(yīng)風向角下處于氣流分離區(qū)域的測點，其偏度和峰態(tài)的絕對值都明顯高于非高斯分區(qū)的界限值，說明該類測點的風壓非高斯特性極其明顯。

限于篇幅，且考慮到對稱風向角的因素，本文只列出180°、225°和270°風向角下的偏度和峰態(tài)等值線圖，如圖8～圖10所示。為了更加清晰的表達出高斯與非高斯分區(qū)，本文以非高斯劃分標準為界限，采用紅和黃兩種顏色表示等值線圖，黃色代表滿足非高斯分區(qū)的條件，紅色則代表不滿足條件。因此，偏度和峰態(tài)等值線圖重疊的黃色區(qū)域即為屋蓋的非高斯區(qū)域。

圖8 180°風向角下屋蓋的偏度和峰態(tài)等值線圖Fig.8 Contour maps of skewness and kurtosis of roof(180°)

在180°風向角下，屋蓋的非高斯區(qū)域主要集中在流動分離的挑檐位置以及第二排指廊的位置，區(qū)域范圍基本上跨越了整個懸挑區(qū)域和1/2的指廊屋蓋區(qū)域。值得說明的是，在第一排指廊與主體結(jié)構(gòu)的拐角區(qū)域，同樣存在著較為明顯的非高斯特性。在225°風向角的作用下，屋蓋的非高斯區(qū)域分布較為廣泛，基本上所有的迎風區(qū)域都是非高斯區(qū)域，尤其是在連廊部位。在右側(cè)第二排指廊與主體結(jié)構(gòu)相連的拐角區(qū)域并沒有出現(xiàn)非高斯分布現(xiàn)象，分析原因是在225°風向角時，該位置正好被舊航站樓給遮擋住。

與180°和225°風向角相比，270°風向角作用下的非高斯區(qū)域分布主要局限在連廊的迎風側(cè)以及連廊與指廊的拐角位置。值得說明的是，在這三個工況下，天井部位都沒有出現(xiàn)明顯的非高斯風壓分布現(xiàn)象。

圖9 225°風向角下屋蓋的偏度和峰態(tài)等值線圖Fig.9 Contour maps of skewness and kurtosis of roof(225°)

圖10 270°風向角下屋蓋的偏度和峰態(tài)等值線圖Fig.10 Contour maps of skewness and kurtosis of roof(270°)

3 懸空屋蓋的局部風振響應(yīng)分析

3.1 風振響應(yīng)分析與風振系數(shù)

通過風洞試驗，獲取測點的風壓系數(shù)時程以后，則可以通過轉(zhuǎn)化得到航站樓模型節(jié)點的風壓力時程，隨后則可以進行風振響應(yīng)分析。風振分析主要有頻域和時域兩種計算方法，本文采用時域分析方法。其結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程如下:

式中，［M］、［C］、［K］分別為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣以及剛度矩陣;分別為結(jié)構(gòu)的加速度、速度以及位移向量;{Pt}為作用在結(jié)構(gòu)上的風荷載向量。相應(yīng)的，結(jié)構(gòu)增量的動力方程為:

式中:βdi為節(jié)點的位移風振系數(shù);Rdi和Rsi分別為節(jié)點的動位移和靜位移;μ為峰值因子，σdi為節(jié)點動位移響應(yīng)的均方根值。

本航站樓在采用上述方法計算位移風振系數(shù)時，懸空屋蓋區(qū)域的風振系數(shù)數(shù)值過大，為了更加深入了解懸空屋蓋的動力特性，保證結(jié)構(gòu)的抗風安全，本文建立了懸空屋蓋的局部分析模型，并對該區(qū)域在90°風向角下的風振響應(yīng)進行了局部響應(yīng)分析。

3.2 局部分析模型的建立

局部分析模型建立的原則是突出懸空屋蓋的振動特性，并且能適當考慮模型邊界對懸空屋蓋的影響，因此本文選取了整個天井區(qū)域的屋蓋部分作為分析模型，鋼屋蓋的支撐選取了繞天井一圈的鋼管支柱，選取的局部分析模型如圖11所示。

為使懸空屋蓋在局部分析模型中的振動特性盡可能接近其在整體模型中的振動特性，局部分析模型的剛度應(yīng)和該模型在整體模型中的剛度等效。為此，除了在鋼支柱上的底部節(jié)點施加固定約束之外，還在屋蓋邊界節(jié)點以及鋼支柱上的框架節(jié)點上設(shè)置了彈簧約束，以模擬整體模型中其它部分對局部模型部分剛度的影響。彈簧約束選取的是非耦合彈簧約束，約束剛度的計算模型如圖12所示。采用等效剛度的原則計算彈簧的6個約束剛度，即在彈簧剛度計算模型的邊界節(jié)點上分別施加單位力，得出相應(yīng)的節(jié)點位移，從而確定局部模型邊界節(jié)點的彈簧剛度。最后，對節(jié)點彈簧剛度進行適當修正，以使懸空屋蓋在局部模型中的振動模態(tài)接近其在整體模型中的振動模態(tài)。線性組合，組合參數(shù)由結(jié)構(gòu)的前兩階模態(tài)頻率確定。

在計算時，采用Newmark時程分析方法。為使計算誤差不至于累積而影響計算精度，可采取合適的時間增量，必要時可引入平衡迭代算法。

大跨屋蓋的等效靜風荷載問題仍然是現(xiàn)今沒有完全解決的難題，雖然通過風振系數(shù)確定等效靜風荷載的方法存在一定的誤差，但其仍然是目前工程實踐中應(yīng)用比較多的方法。位移風振系數(shù)的定義如下:

圖11 局部分析計算模型Fig.11 Local analysis model

圖12 邊界節(jié)點彈簧剛度計算模型Fig.12 Analysis model of spring stiffness on boundary node

表3為局部模型與整體模型的懸空屋蓋局部振型的對比。從表中可以看出，兩種模型的懸空屋蓋振動模態(tài)非常吻合。如局部模型第1階和整體模型第3階的振動模態(tài)都為懸空屋蓋豎向振動，振動頻率則分別為1.224和1.249 Hz，兩者之間吻合很好。

表3 局部模型與整體模型振動模態(tài)對比Table 3 Comparison of vibration mode between local model and overall model

除了剛度之外，為了使局部分析模型的阻尼特性與懸空屋蓋在整體模型中的阻尼特性相似，局部分析模型選用的阻尼為瑞利阻尼，阻尼系數(shù)則選取整體模型中的阻尼系數(shù)。

3.3 局部分析模型風振系數(shù)計算

將90°工況下，局部分析模型屋蓋上下表面的測點風壓系數(shù)時程通過模型節(jié)點加入到局部分析模型中，得出測點周圍節(jié)點的位移風振系數(shù)，進而求出測點及分區(qū)的位移風振系數(shù)。

圖13為整體模型與局部分析模型中測點S4-S8周圍節(jié)點的位移標準差對比圖。從圖中可以看出，兩種模型的計算結(jié)果吻合非常好，這也說明本文建立的局部分析模型比較合理。對于懸空屋蓋處節(jié)點的平均位移而言，兩種模型的計算結(jié)果稍有偏差。這主要是由于從整體而言，局部分析模型的剛度要小于整體模型的剛度。此外，局部模型邊界節(jié)點的加載也在一定程度上影響了局部模型的平均位移計算結(jié)果。對比局部模型和整體模型的測點和分區(qū)風振系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)兩種模型的計算結(jié)果都較大，部分值達到20左右。同時兩個模型部分測點風振系數(shù)的相對誤差在20%左右，而分區(qū)風振系數(shù)的相對誤差則為8%。由此可見，局部模型的風振系數(shù)計算結(jié)果與整體模型比較吻合。值得說明的是，兩種模型下的節(jié)點位移標準差大都在14 mm附近波動，從數(shù)值上來看并不算大，而懸空屋蓋節(jié)點由于上下表面同時受到吸力導(dǎo)致平均位移大都在1.5 mm附近波動。因此，可以認為，懸空屋蓋處位移風振系數(shù)過大的主要原因是懸空屋蓋的平均位移過小，這也是位移風振系數(shù)計算方法的缺陷之一。

圖13 懸空屋蓋處節(jié)點的位移標準差對比Fig.13 Comparison of displacement standard deviation of the nodes on suspended roof

4 結(jié)論

本文基于某機場航站樓的剛性模型風洞試驗，對該航站樓的整體風壓分布特性、重點部位的風壓分布以及航站樓屋蓋的非高斯風壓分布特性進行了研究。此外，本文還對風振響應(yīng)較大的懸空屋蓋區(qū)域進行了局部模型風振響應(yīng)分析，得出了以下幾個結(jié)論:

(1)在90°風向角下，右側(cè)主體結(jié)構(gòu)迎風區(qū)域的平均風壓系數(shù)在-0.5左右，屋蓋其它再附著區(qū)域的平均風壓系數(shù)極小，其原因是航站樓跨越幅度大，且航站樓屋蓋具有明顯的流線型。在180°風向角下，大挑檐和指廊迎風側(cè)的平均風壓系數(shù)分別在-1.0和-0.8左右。大挑檐上表面平均風壓系數(shù)最不利值為-1.58，下表面則為0.49，上吸下壓會使挑檐實際受到的風荷載明顯增大。

(2)天井內(nèi)部的風壓特性與荷載規(guī)范規(guī)定的建筑物內(nèi)壓相吻合，懸空屋蓋的平均風壓則由于上下表面同時受到吸力而大大減小。

(3)結(jié)合相關(guān)文獻及本航站樓的實測結(jié)果，確定了航站樓屋蓋非高斯分區(qū)的劃分標準為＞0.4且＞3.5。從分區(qū)的結(jié)果來看，屋蓋非高斯區(qū)域主要集中在屋蓋邊緣的迎風和拐角區(qū)域。值得一提的是，本航站樓的天井并沒有出現(xiàn)明顯的非高斯風壓分布現(xiàn)象。

(4)從懸空屋蓋局部分析模型的計算結(jié)果來看，測點和分區(qū)位移風振系數(shù)的計算結(jié)果與整體模型比較吻合。懸空屋蓋區(qū)域位移風振系數(shù)過大的主要原因是懸空屋蓋區(qū)域平均位移過小。因此，可以認為懸空屋蓋區(qū)域的風振響應(yīng)是安全的。

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Study on wind pressure distribution and gust response coefficient for a new terminal

Peng Liuliu1，Huang Guoqing1，*，Li Mingshui1，Yuan Liming2，Luo Nan1
(1.Wind Engineering Research Center，Department of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031，China; 2.Zhongnan Construction Design Institute Co.，Ltd，Wuhan 430071，China)

Due to the complexities of architectural appearance and structural style，the wind pressure characteristics and the wind-induced dynamic analysis for those long-span roofs are still valuable to research.Wind pressure distributions of a whole roof and some key locations of a new terminal are discussed in detail based on wind tunnel test.According to the previous works and the statistical characteristics of measured wind pressure，the roof is divided into Gaussian and non-Gaussian zone based on the determined threshold values.Finally，the local wind-induced dynamic analysis of suspended roof is performed.Results show that the mean pressure coefficients of the leeward area for the cornice and corridor are around-1.0 and-0.8 respectively，and the maximum mean pressure coefficient can reach to-1.58 on the cornice area.Furthermore，wind pressures on the walls around the courtyard are extreme low，and these on both the top and the bottom sides of the suspended roof are also very small.In addition，the non-Gaussian region of the terminal is located on the windward and the corner region of the roof edge.It should be noted that there is no obvious non-Gaussian phenomenon on the roof around the courtyard.At last，the gust response coefficients of displacement of the suspended roof are significantly higher than those in general situation.It is mainly attributed to a low mean displacement.

long-span roof;wind pressure distribution;non-Gaussian characteristics;local wind-induced dynamic analysis;gust response coefficient of displacement

TU312+.1

A

10.7638/kqdlxxb-2014.0014

0258-1825(2015)04-0572-08

2014-03-02;

2014-05-02

青年千人計劃項目;國家自然科學(xué)基金(51278433)

彭留留(1988-)，男，江西余干人，博士研究生，研究方向為結(jié)構(gòu)風工程.E-mail:pll234@163.com

黃國慶*(1976-)，男，江蘇溧水人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為風工程.E-mail:ghuang1001@gmail.com

彭留留，黃國慶，李明水，等.某機場新航站樓風壓分布特征及風振系數(shù)研究［J］.空氣動力學(xué)學(xué)報，2015，33(4):572-579.

10.7638/kqdlxxb-2014.0014 Peng L L，Huang G Q，Li M S，et al.Study on wind pressure distribution and gust response coefficient for a new terminal［J］.Acta Aerodynamica Sinica，2015，33(4):572-579.