建筑工程風洞試驗方法標準

　　行業(yè)標準《建筑工程風洞試驗方法標準》，編號為JGJ/T338-2014，自2015年8月1日起實施。

　　風洞試驗是確定建筑工程結(jié)構(gòu)風荷載的重要手段，是對《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》有關(guān)風荷載規(guī)定的必要補充?！督ㄖこ田L洞試驗方法標準》不僅為提高建筑工程風洞試驗的質(zhì)量、保證試驗結(jié)果的可靠性提供了重要的技術(shù)依據(jù)和標準，也為結(jié)構(gòu)工程師與風工程研究、咨詢?nèi)藛T之間的溝通架起了橋梁，必將為建筑工程結(jié)構(gòu)抗風安全和風環(huán)境優(yōu)化發(fā)揮重要作用。

　　近日，主編金新陽研究員就標準條文要點進行了解讀，希望可以幫助設(shè)計人員更好地理解和應(yīng)用標準。

　　試驗參數(shù)模擬

　　大氣邊界層：風洞試驗應(yīng)按現(xiàn)行荷載規(guī)范規(guī)定的地面粗糙度類別模擬大氣邊界層。為保證大氣邊界層的模擬精度，對風洞內(nèi)模擬風剖面的測點數(shù)量、覆蓋范圍、測點間距等都做了明確規(guī)定。

　　試驗?zāi)Ｐ停涸囼災(zāi)Ｐ蛻?yīng)與試驗原型的幾何相似，應(yīng)包括建筑表面的主要建筑部件和裝飾物，還應(yīng)模擬周邊的環(huán)境，包括建筑物、構(gòu)筑物、顯著突出的地形等。并對模型的阻塞比、與風洞壁的距離做了明確規(guī)定。

　　CFD數(shù)值模擬：對風環(huán)境風場模擬與舒適度評估、風致介質(zhì)輸運、風致積雪漂移等特殊風工程問題，也可采用CFD數(shù)值模擬的方法。標準通過附錄A規(guī)定了數(shù)值模擬方法的基本要求。

　　風洞設(shè)備與標模測試

　　風洞：用于建筑工程試驗的風洞設(shè)備，投入使用前應(yīng)通過風洞的驗收和流場校測。驗收時，應(yīng)對設(shè)備項參數(shù)、流場性能、運行狀態(tài)等做出結(jié)論，并形成驗收意見;流場校測要對氣流穩(wěn)定性、背景湍流度、軸向靜壓梯度、流場不均勻度等指標進行測量。

　　測試設(shè)備：商業(yè)產(chǎn)品化的風洞試驗設(shè)備應(yīng)具有合格證書和檢驗證書，自主研發(fā)的風洞試驗設(shè)備應(yīng)滿足測試精度的要求，并規(guī)定了定期校準、日常維護、量程和精度等對試驗測試儀器的各項具體要求。

　　標模測試：標準按低矮建筑和高層建筑分別給出了兩類典型建筑的標準模型和標準測試方法，用于檢驗風洞試驗系統(tǒng)的可靠性。標準中收集整理了以往國內(nèi)公認先進風洞的試驗結(jié)果和現(xiàn)場實測結(jié)果，通過數(shù)據(jù)比較可以判斷風洞試驗結(jié)果的合理性。

　　風荷載試驗

　　風荷載試驗主要包括測壓試驗、測力試驗和氣動彈性模型試驗。根據(jù)三種不同類型試驗的特點，標準分別對各類試驗的適用范圍、試驗?zāi)Ｐ汀⒃囼灧椒ê统晒麘?yīng)用做出規(guī)定。

　　測壓試驗：測壓試驗的目的是得到建筑表面平均壓力和脈動壓力的分布，據(jù)此也可結(jié)合動力學(xué)分析方法進行風振計算，進一步獲得建筑結(jié)構(gòu)的位移、加速度等風致響應(yīng)，為建筑主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計提供風荷載依據(jù)。

　　測力試驗：直接測量模型在風荷載作用下的彎矩、扭矩、剪力等整體受力以及動態(tài)響應(yīng)。測量結(jié)果可用于估算基本振型接近直線的工程結(jié)構(gòu)的風致響應(yīng)。

　　氣動彈性模型試驗：氣彈試驗是為了可準確評估氣動彈性力而進行的，主要針對那些剛度和阻尼均較小、風致振動幅度較大、風和結(jié)構(gòu)的耦合作用對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響不可忽略的建筑，如超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、柔性屋蓋、索膜結(jié)構(gòu)等。

　　最小風荷載限值：依據(jù)風洞試驗報告提供的風荷載，考慮風向的風速折減系數(shù)不應(yīng)小于0.85，主結(jié)構(gòu)風荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計算值的70%，圍護結(jié)構(gòu)風荷載不應(yīng)低于按現(xiàn)行荷載規(guī)范計算值的80%。

　　風環(huán)境試驗

　　試驗?zāi)繕耍盒陆ǖ慕ㄖ锩芗拇笮蜕虡I(yè)或住宅區(qū)域，風環(huán)境可能對建筑品質(zhì)有較大影響，在研究建筑方案時宜通過風環(huán)境試驗判斷方案的合理性，并對建筑布局進行調(diào)整優(yōu)化;建在現(xiàn)有城區(qū)的規(guī)模較大的新建工程，應(yīng)通過風環(huán)境試驗評估其對既有區(qū)域的風環(huán)境造成的不利影響;對那些風環(huán)境要求較高的建筑工程，如綠色建筑，應(yīng)評價和優(yōu)化其周邊風環(huán)境的舒適度。

　　風環(huán)境評估：本標準在規(guī)定風環(huán)境評估準則時，參考了國內(nèi)外的大量研究成果，并考慮到國內(nèi)氣象資料相對并不完備的現(xiàn)實情況，給出了兩種不同的評估方法。在能夠獲得氣象資料時，可根據(jù)日*風速記錄或者逐時風速記錄計算不同風速的發(fā)生頻率，參考Davenport的舒適度分級指標對風環(huán)境進行分類。而當缺乏氣象資料時，則可采用平均風速比對風環(huán)境舒適度作出定性評價，在所有風向下的平均風速比均不宜小于0.1，主導(dǎo)風向下的平均風速比不宜大于1.2。

　　結(jié)論

　　研究編制建筑工程風洞試驗標準，對保證風洞試驗質(zhì)量，提高試驗可靠性十分必要。風洞試驗經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展已日趨成熟，其理論體系和工程應(yīng)用時的分析框架已基本成型，標準編制時機已經(jīng)成熟。但風洞試驗中仍然存在一些難點問題，在現(xiàn)有技術(shù)條件下尚無法完全解決，現(xiàn)有標準充分考慮了具體規(guī)定的可行性和可操作性，并將在實施中總結(jié)經(jīng)驗，不斷完善。

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