地表粗糙度對高層建筑下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載特性影響的試驗(yàn)研究

汪之松，江 鵬，武彥君，劉興龍，董志超

(1.重慶大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400045；2.重慶大學(xué) 山地城鎮(zhèn)建設(shè)與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400045)

地表粗糙度對于近地面的空氣流動(dòng)影響非常大，通常用四類地貌來描述不同的地表粗糙度對普通大氣邊界層風(fēng)場的影響。然而有研究表明，大氣邊界層風(fēng)屬于低速風(fēng)，而在極端氣候條件下產(chǎn)生的包括臺風(fēng)、龍卷風(fēng)、下?lián)舯┝黠L(fēng)等均具有不同的風(fēng)場特性[1]。由于下?lián)舯┝黠L(fēng)在近地面會(huì)引起極高的風(fēng)速且具有豎向風(fēng)風(fēng)場，因此對下?lián)舯┝鞯南嚓P(guān)研究顯得尤為重要。針對下?lián)舯┝飨嚓P(guān)研究來說，國內(nèi)外學(xué)者的研究著重于微地形對風(fēng)場特性方面，Holmes[2]、Letchford等[3]以及Wood等[4]各自采用沖擊射流模型研究了不同地形對雷暴沖擊風(fēng)剖面的影響。Sengupta等[5-9]通過數(shù)值模擬研究了雷暴沖擊風(fēng)在不同地形上的風(fēng)場特征，以及地形、地貌對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場的影響。Sengupta等[10]利用圓孔射流研究了雷暴沖擊風(fēng)的出流風(fēng)場特性，測得了雷暴沖擊風(fēng)作用下的各種風(fēng)場特征。李春祥等[11]采用數(shù)值模擬的方法，運(yùn)用 Deodatis 的均勻調(diào)制非平穩(wěn)隨機(jī)場模擬下?lián)舯┝鞣瞧椒€(wěn)脈動(dòng)風(fēng)速時(shí)程。鄒鑫等[12]采用靜止型沖擊射流裝置和大渦模擬分別對雷暴沖擊風(fēng)風(fēng)場進(jìn)行了物理試驗(yàn)和數(shù)值模擬，考察徑向風(fēng)速和豎向風(fēng)速的分布特征。以上研究主要以地形對風(fēng)場特性的影響為主，而對于建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性的研究相對較少，尤其高層建筑的風(fēng)荷載特性研究很少。Sengupta等[13]基于沖擊射流模型測試了雷暴沖擊風(fēng)作用下小立方體表面的壓力分布情況。Chay等[14]采用倒置的沖擊射流裝置，進(jìn)行了靜止型和運(yùn)動(dòng)型兩種沖擊射流試驗(yàn)，研究了雷暴沖擊風(fēng)作用下小立方體塊表面的風(fēng)壓分布。Lin等[15]利用熱線測速儀觀測了雷暴沖擊風(fēng)的平均風(fēng)速剖面和湍流特征。趙楊等[16]通過物理試驗(yàn)研究了雷暴沖擊風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)速突變氣流對結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓和結(jié)構(gòu)空氣動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響。鄒鑫等[17]通過物理試驗(yàn)研究了穩(wěn)態(tài)沖擊風(fēng)作用下高層建筑風(fēng)荷載相關(guān)特性。以上關(guān)于風(fēng)荷載特性的研究主要通過相關(guān)物理試驗(yàn)研究建筑表面的風(fēng)荷載特性，但均未考慮粗糙度地貌的影響。

國內(nèi)外關(guān)于空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度研究較多，但絕大多數(shù)學(xué)者側(cè)重研究大氣邊界層風(fēng)場的粗糙度影響。李宏海[18]考慮城市內(nèi)高低不同建筑的真實(shí)情況，研究粗糙元變化帶來的差異。李宏海通過布置粗糙元來考慮空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度對下?lián)舯┝黠L(fēng)場發(fā)育的影響，但只討論了單一地貌下高層建筑風(fēng)荷載特性，并未考慮不同粗糙度地貌對下?lián)舯┝髯饔孟赂邔咏ㄖL(fēng)荷載特性的影響。綜合已有的風(fēng)洞試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究，試驗(yàn)采用Lettau[19]的理論模型布置粗糙元，通過模擬不同空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度地貌來研究不同粗糙地貌對高層建筑風(fēng)荷載特性的影響。本文采用靜止型沖擊射流物理風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)M下?lián)舯┝黠L(fēng)場，進(jìn)行高層建筑剛性模型測壓試驗(yàn)，考察了粗糙地貌以及不同地貌下不同徑向距離對高層建筑風(fēng)荷載的影響，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為實(shí)際下?lián)舯┝髯饔孟赂邔咏ㄖ癸L(fēng)設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。

1 風(fēng)洞試驗(yàn)概況

本文采用靜止型沖擊射流裝置模擬下?lián)舯┝黠L(fēng)場，進(jìn)行各層建筑剛性模型測壓試驗(yàn)。該試驗(yàn)裝置簡單且便于操作，而且采用沖擊射流模型得到的模擬結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)吻合較好。故本文選用沖擊射流模型進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置如圖1所示。

沖擊射流噴口直徑為Djet=600 mm，噴口距離底板Hjet=1.2 m，幾何縮尺比1∶1 000，噴口射流速度為Vjet=20 m/s。射流風(fēng)速沿徑向分布較為均勻，能夠產(chǎn)生均勻的沖擊風(fēng)。建筑模型為剛性模型，采用有機(jī)玻璃制作，其幾何尺寸為50 mm(長)×50 mm(寬)×100 mm(高)。由于建筑模型尺寸小，不便四面均布置測壓孔，故只在模型單側(cè)面布置測壓孔，側(cè)面測點(diǎn)分布如圖2所示。通過模型旋轉(zhuǎn)四個(gè)角度，分四次測得風(fēng)場中建筑四個(gè)表面的風(fēng)壓數(shù)據(jù)。風(fēng)壓采樣頻率為315.25 Hz，每個(gè)測點(diǎn)采樣10 000步，采樣時(shí)間32 s。

圖1 沖擊射流試驗(yàn)裝置Fig.1 Impinging jet experimental device

圖2 測點(diǎn)布置(mm)Fig.2 Arrangement of measuring points (mm)

試驗(yàn)考慮了徑向位置、粗糙度因素對高層建筑表面風(fēng)壓的影響。在考慮不同粗糙度的徑向位置對高層建筑表面風(fēng)壓影響的試驗(yàn)中，高層建筑迎風(fēng)面距噴口中心距離分別為r=1.0Djet、1.25Djet、1.5Djet、1.75Djet、2.0Djet。風(fēng)荷載試驗(yàn)設(shè)置3種地貌工況，分別為地貌I(光滑地面)、地貌II、地貌III，粗糙度逐漸增大，粗糙元為木質(zhì)正立方體，邊長為10 mm，對應(yīng)建筑高度為10 m。風(fēng)荷載試驗(yàn)考慮五個(gè)徑向位置、三種地貌，共設(shè)置15種子工況。工況如圖3所示，工況參數(shù)見表1。

風(fēng)場工況粗糙元的布置，按Lettau提出的統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式，求得場地粗糙度的合理近似值

(1)

式中：h為粗糙元高度；Ar為順風(fēng)向粗糙元的迎風(fēng)面面積；At為單位粗糙元的占地面積。通過設(shè)置不同間距的粗糙元，改變At以得到不同的粗糙度地貌工況。由于現(xiàn)階段國內(nèi)規(guī)范沒有相關(guān)規(guī)定，故各地貌粗糙度的取值參考?xì)W洲規(guī)范1關(guān)于z0的規(guī)定，具體可見表2。

圖3 試驗(yàn)工況簡圖Fig.3 Schematic diagram of test condition

表1 風(fēng)荷載試驗(yàn)地貌工況參數(shù)表Tab.1 Landform parameters of wind loads test

表2 歐洲規(guī)范1Tab.2 Eurocode 1

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 風(fēng)速剖面比較

圖4給出了地貌I(光滑地面)與地貌III在r=1.0Djet、1.5Djet、2.0Djet位置處隨高度變化的徑向風(fēng)速分布曲線，由圖可知：徑向風(fēng)速在約r=1.0Djet左右位置處達(dá)到極值。然后隨徑向距離增加而逐漸減小。這與以往相關(guān)文獻(xiàn)[20-21]中下?lián)舯┝鞯钠骄L(fēng)速分布規(guī)律及極值風(fēng)速位置比較吻合。圖5給出了地貌I(光滑地面)、地貌II與地貌III在r=1.0Djet徑向位置處無量綱水平風(fēng)速豎向風(fēng)剖面與國外學(xué)者物理試驗(yàn)以及實(shí)測結(jié)果的對比，由圖可見，風(fēng)場測試結(jié)果與國外學(xué)者的研究結(jié)論較為吻合，因此本風(fēng)洞試驗(yàn)可提供較可靠的風(fēng)場數(shù)據(jù)。

圖4 各徑向位置平均風(fēng)剖面Fig.4 Radial development of the mean velocity profile

圖5 各模型豎向風(fēng)剖面比較Fig.5 Comparison of vertical wind profile of analytical models

2.2 建筑表面風(fēng)壓總體分布特性

建筑表面風(fēng)壓分布通過壓力系數(shù)來考察，建筑表面點(diǎn)i平均壓力系數(shù)定義為

(2)

脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)主要反映了建筑表面周圍漩渦運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱程度，其表達(dá)式如式(3)所示

(3)

其中P(i,tj)表示測點(diǎn)編號i時(shí)刻tj壓力。n為單個(gè)測點(diǎn)采集數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，ρ表示空氣密度。UH為參考高度處的風(fēng)速，采用噴口風(fēng)速。

圖6分別給出測點(diǎn)A43和A33的風(fēng)壓數(shù)據(jù)時(shí)程圖。可知，風(fēng)場基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，高層建筑表面風(fēng)壓數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

圖7給出了地貌I(光滑地面)下徑向距離r=1.0Djet時(shí)建筑表面平均風(fēng)壓系數(shù)與脈動(dòng)分壓系數(shù)云圖。

由平均風(fēng)壓系數(shù)云圖可以看出，迎風(fēng)面呈現(xiàn)“下大上小”的趨勢，迎風(fēng)面均為正風(fēng)壓，正風(fēng)壓極值區(qū)域主要出現(xiàn)在下部區(qū)域，正風(fēng)壓系數(shù)極值處于0.85～0.95范圍內(nèi)；背風(fēng)面為負(fù)風(fēng)壓，負(fù)風(fēng)壓絕對值呈“上大下小”的趨勢，負(fù)風(fēng)壓極值位于上部區(qū)域，負(fù)風(fēng)壓系數(shù)極值為-0.6左右；側(cè)面風(fēng)壓距迎風(fēng)面較近一側(cè)的上下角部較大，負(fù)風(fēng)壓系數(shù)極值為-0.75左右。

由脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)云圖可以看出，迎風(fēng)面與背風(fēng)面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)相對較小，側(cè)面脈動(dòng)系數(shù)較大，脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)反映的是建筑表面受到附近小渦旋的影響，受影響較大區(qū)域多為角部區(qū)域。

圖8給出了不同粗糙地貌下的高層建筑表面風(fēng)壓系數(shù)結(jié)果。從下至上分為10層，對于每一層而言，測點(diǎn)編號1～20為沿A-B-C-D建筑四個(gè)表面逆時(shí)針編號，由于平均風(fēng)壓系數(shù)變化規(guī)律基本一致，為了在圖中表達(dá)更加清晰，這里僅給出其中5層，用以說明此分布規(guī)律。迎風(fēng)面編號1～5，背風(fēng)面11～15，依次類推。

(a1)測點(diǎn)A43

(b1)測點(diǎn)A33

各粗糙地貌下高層建筑平均風(fēng)壓系數(shù)呈現(xiàn)如下規(guī)律：迎風(fēng)面平均風(fēng)壓均為正壓，呈現(xiàn)“下大上小”的趨勢，最大值集中在15～35 m高度范圍，75 m高度處正風(fēng)壓明顯減小，頂部邊緣處風(fēng)壓最小；背風(fēng)面平均風(fēng)壓均為負(fù)壓，負(fù)壓絕對值呈現(xiàn)“上大下小”的趨勢，負(fù)風(fēng)壓系數(shù)分布集中在-0.2～-0.6；側(cè)面平均風(fēng)壓均為負(fù)壓，負(fù)壓系數(shù)絕對值處于-0.6～-0.8范圍內(nèi)，負(fù)壓最大值集中于臨近迎風(fēng)面的角部區(qū)域。

各粗糙地貌下高層建筑脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)呈現(xiàn)如下規(guī)律：迎風(fēng)面與背風(fēng)面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較小，側(cè)面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較大。

2.3 粗糙度對風(fēng)壓系數(shù)的影響

上文給出了各粗糙度地貌下高層建筑平均風(fēng)壓系數(shù)和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)的比較。限于篇幅，僅以高度z=0.045 m為例，圖9和圖10給出了z=0.045 m高度處高層建筑表面平均風(fēng)壓系數(shù)和脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)分布圖?？傮w來看平均風(fēng)壓系數(shù)在迎風(fēng)面大部分區(qū)域的風(fēng)壓系數(shù)大于0.5，側(cè)面大部分區(qū)域的平均風(fēng)壓系數(shù)位于-0.6～-0.8的范圍，背風(fēng)面大部分區(qū)域平均風(fēng)壓系數(shù)位于-0.4～-0.6的范圍；而脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)迎風(fēng)面和背風(fēng)面均方根風(fēng)壓系數(shù)較為穩(wěn)定，在0.1～0.15之間，側(cè)面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)在0.17～0.25之間。

(a) A面平均風(fēng)壓系數(shù)云圖(b) A面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)云圖(c) C面平均風(fēng)壓系數(shù)云圖(d) C面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)云圖(e) B面平均風(fēng)壓系數(shù)云圖(f) B面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)云圖

由圖9、圖10可以看出，由于粗糙元的存在增大了近地面風(fēng)場的湍流度，從而改變了風(fēng)場對于鈍體建筑物的繞流特性。且隨著粗糙度的增加，極值風(fēng)速所在高度有所抬升，導(dǎo)致z=0.045 m高度處迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)隨著粗糙度的增加而增大，背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)絕對值(吸力)則隨著粗糙度的增加而略有減小，建筑物側(cè)面的平均風(fēng)壓系數(shù)受粗糙度的影響較小。而對于脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)則呈現(xiàn)相反的規(guī)律，即迎風(fēng)面和背風(fēng)面隨著粗糙度的增加影響較小，而建筑物側(cè)面脈動(dòng)風(fēng)壓隨著粗糙度的增加而增大。其他高度z=0.015 m、0.035 m及0.075 m具有類似的規(guī)律。

(a)地貌I(光滑地面)平均風(fēng)壓系數(shù)

(b)地貌I(光滑地面)脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)

(c)地貌II平均風(fēng)壓系數(shù)

(d)地貌II脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)

(e)地貌III平均風(fēng)壓系數(shù)

(f)地貌III脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)

圖9 z=0.045 m高度處建筑表面壓力系數(shù)曲線Fig.9 Wind pressure coefficient at z=0.045 m height

圖10 z=0.045 m高度測點(diǎn)脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)Fig.10 RMS pressure coefficient of z=0.045 m height

圖11、圖12、圖13分別給出了高層建筑處于各徑向位置時(shí)不同粗糙度下迎風(fēng)面中線與背風(fēng)面中線的風(fēng)壓系數(shù)對比圖。

由圖11～圖13對比可知，對于迎風(fēng)面：當(dāng)徑向距離r=1.0Djet時(shí)，粗糙地貌對風(fēng)壓系數(shù)的影響較?。粡牡孛睮(光滑地面)到地貌II，此時(shí)粗糙度變化相對較小，風(fēng)壓系數(shù)差異較?。欢鴱牡孛睮I到地貌III，粗糙度顯著增大，近壁面z/H<0.4范圍內(nèi)衰減明顯增大，風(fēng)壓極值的高度逐漸提升。對于背風(fēng)面：風(fēng)壓系數(shù)程線性分布，負(fù)風(fēng)壓絕對值上大下小，從地貌I(光滑地面)到地貌II，此時(shí)粗糙度變化相對較小，風(fēng)壓系數(shù)差異較??；而從地貌II到地貌III，粗糙度顯著增大，近壁面的衰減明顯增大。

圖14、圖15、圖16分別給出了高層建筑處于各徑向位置時(shí)不同粗糙度下側(cè)面B及側(cè)面D中線測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)對比圖。

由圖16～圖18可知，高層建筑B、D兩側(cè)面平均風(fēng)壓系數(shù)基本呈現(xiàn)對稱性分布，隨著徑向距離的增大，風(fēng)壓系數(shù)逐漸衰減，在r=1.0Djet～1.5Djet范圍內(nèi)衰減較慢，而在r=1.5Djet～2.0Djet衰減較快。

2.4 徑向距離對不同粗糙地貌下風(fēng)壓系數(shù)的影響

圖17、圖18、圖19給出了各粗糙地貌下不同徑向位置高層建筑迎風(fēng)面中線與背風(fēng)面中線測點(diǎn)的風(fēng)壓系數(shù)對比圖，以研究不同徑向位置對風(fēng)壓系數(shù)的影響。

迎風(fēng)面的風(fēng)壓系數(shù)分布呈現(xiàn)“鼻子”型。對比發(fā)現(xiàn)，徑向距離對迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)的衰減影響較大，隨著徑向距離的增大，風(fēng)壓系數(shù)逐漸減?。?/p>

(1)徑向距離為r=1.0Djet到徑向距離r=1.25Djet，對于地貌I(光滑地面)及地貌II，迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)上部區(qū)域衰減較明顯，中下部區(qū)域衰減不明顯；對于地貌III，上部及下部區(qū)域衰減明顯，中部區(qū)域衰減不明顯。在z/H<0.25范圍內(nèi)，地貌I(光滑地面)及地貌II衰減較小，在0.05以內(nèi)，地貌III衰減較大，在0.1左右。在z/H>0.65范圍內(nèi)，各地貌粗糙度下的風(fēng)壓系數(shù)衰減均達(dá)到0.2；

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

(2)從徑向距離r=1.25Djet到徑向距離r=1.5Djet、1.75Djet、2.0Djet處，迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)上部區(qū)域衰減較小，中下部區(qū)域衰減較大。隨著徑向距離的增大，各粗糙地貌下下的風(fēng)壓系數(shù)衰減幅度較均勻。

背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)近地面較小，高度升高負(fù)風(fēng)壓增大，基本呈線性分布。對比發(fā)現(xiàn)，徑向距離對背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)的衰減影響較大，隨著徑向距離的增大，風(fēng)壓系數(shù)逐漸減?。?/p>

(1)從徑向距離r=1.0Djet到徑向距離r=1.25Djet、1.5Djet，風(fēng)壓系數(shù)衰減的幅度較大，地貌I(光滑地面)r=1.25Djet～1.5Djet衰減幅度最大，地貌II及地貌III在r=1Djet～1.25Djet衰減幅度最大；

(2)從徑向距離r=1.5Djet到徑向距離r=1.75Djet、2.0Djet，風(fēng)壓系數(shù)衰減的幅度相對較小，背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)各粗糙地貌下的衰減幅度較均勻。

圖20、圖21、圖22給出了各粗糙地貌下不同徑向位置高層建筑B、D兩側(cè)面中線測點(diǎn)的風(fēng)壓系數(shù)對比圖，以研究不同徑向位置的粗糙地貌對風(fēng)壓系數(shù)的影響。

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)迎風(fēng)面A中線

(b)背風(fēng)面C中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

(a)側(cè)面B中線

(b)側(cè)面D中線

由圖20～圖22對比可知，高層建筑B、D兩側(cè)面平均風(fēng)壓系數(shù)基本呈現(xiàn)對稱性分布，隨著徑向距離的增大，風(fēng)壓系數(shù)逐漸衰減，負(fù)風(fēng)壓減小，在r=1.0Djet～1.5Djet范圍內(nèi)衰減較慢，而在r=1.5Djet～2.0Djet衰減較快。在一定高度范圍內(nèi)，隨著徑向距離的增大，風(fēng)壓分布由上下均勻分布向中部區(qū)域大上下區(qū)域小的趨勢發(fā)展。

由于下?lián)舯┝黠L(fēng)場特性與傳統(tǒng)大氣邊界層風(fēng)場相比，存在顯著差異。所以二者風(fēng)荷載特性也有顯著差別，傳統(tǒng)邊界層風(fēng)最大風(fēng)壓分布約在高層建筑的3/4建筑高度附近，而下?lián)舯┝鞯淖畲箫L(fēng)壓出現(xiàn)約在1/4建筑高度附近。氣象觀測表明，雷暴風(fēng)(下?lián)舯┝?往往是非臺風(fēng)地區(qū)極值風(fēng)速出現(xiàn)的主要原因，是造成大量工程結(jié)構(gòu)風(fēng)致破壞的主要根源，而包括高層建筑在內(nèi)的常規(guī)工程結(jié)構(gòu)，在抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)一般僅考慮了規(guī)范給定的邊界層風(fēng)荷載。在雷暴多發(fā)地區(qū)，對于比較重要的工程結(jié)構(gòu)，為提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性與可靠性，應(yīng)考慮下?lián)舯┝鬟@一極端風(fēng)荷載所帶來的不利影響。在指導(dǎo)高層建筑設(shè)計(jì)上，在下?lián)舯┝鞫喟l(fā)地，應(yīng)考慮不同粗糙度對高層建筑下?lián)舯┝黠L(fēng)荷載的影響，應(yīng)適當(dāng)提高荷載規(guī)范給出的參考值。除了常規(guī)的抗風(fēng)驗(yàn)算外，還應(yīng)進(jìn)行不同粗糙度下?lián)舯┝骺癸L(fēng)驗(yàn)算。

3 結(jié) 論

基于沖擊射流模型物理風(fēng)洞試驗(yàn)獲取下?lián)舯┝黠L(fēng)場中高層建筑表面風(fēng)荷載數(shù)據(jù)，分別考慮了不同粗糙度地貌以及不同徑向距離對高層建筑表面風(fēng)壓的影響，得到以下結(jié)論：

(1)各粗糙地貌下高層建筑風(fēng)壓系數(shù)呈現(xiàn)如下規(guī)律：迎風(fēng)面平均風(fēng)壓均為正壓，呈現(xiàn)“下大上小”的趨勢，頂部邊緣處風(fēng)壓最??；背風(fēng)面平均風(fēng)壓均為負(fù)壓，負(fù)壓絕對值呈現(xiàn)“上大下小”的趨勢；側(cè)面平均風(fēng)壓均為負(fù)壓，負(fù)壓最大值集中在臨近迎風(fēng)面的角部區(qū)域。迎風(fēng)面與背風(fēng)面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較小，側(cè)面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)較大。

(2)考慮不同粗糙地貌的影響：對比平均風(fēng)壓系數(shù)結(jié)果，隨著粗糙度的增大，迎風(fēng)面上部區(qū)域受粗糙度影響較小，但風(fēng)壓系數(shù)有增大的趨勢，迎風(fēng)面中下部平均風(fēng)壓系數(shù)衰減幅度越來越大，風(fēng)壓極值的高度逐漸提升，背風(fēng)面負(fù)風(fēng)壓絕對值隨之減小，側(cè)面風(fēng)壓系數(shù)受粗糙度影響變化不明顯；對比脈動(dòng)風(fēng)壓結(jié)果，隨著粗糙度的增大，側(cè)面脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)隨之增大，而迎風(fēng)面和背風(fēng)面的脈動(dòng)風(fēng)壓系數(shù)受粗糙度影響變化不明顯。

(3)考慮不同徑向位置的影響：當(dāng)徑向距離較小時(shí)，水平風(fēng)速衰減不明顯，高層建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)下部區(qū)域衰減較小，迎風(fēng)面上部區(qū)域衰減較大；隨著徑向距離增大，水平風(fēng)速衰減明顯加快，高層建筑迎風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)中部及下部區(qū)域衰減較大，背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)的衰減受徑向距離的影響較大，隨著徑向距離的增大風(fēng)壓系數(shù)逐漸減小，呈線性衰減趨勢，側(cè)面風(fēng)壓系數(shù)隨著徑向距離的增大逐漸衰減。

(4)對下?lián)舯┝髯饔孟陆Y(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)的價(jià)值體現(xiàn)在：對處在不同的粗糙度地貌中的高層建筑，粗糙度越大，迎風(fēng)面極值風(fēng)壓的高度升高，極值風(fēng)壓的絕對值減小，背風(fēng)面極值風(fēng)壓的絕對值也會(huì)減小，側(cè)面風(fēng)壓受粗糙度影響較小。