[發(fā)明專(zhuān)利]基于旋渦發(fā)生器流動(dòng)控制方式的平屋蓋屋抗風(fēng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910369326.4
• 申請(qǐng)日: 2019-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110185186A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛大波;張洪福;鄧曉龍;楊兆瀚;侯曉鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04B7/02
• 分類(lèi)號(hào): E04B7/02;E04B1/92
• 代理公司: 哈爾濱龍科專(zhuān)利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于旋渦發(fā)生器流動(dòng)控制方式的平屋蓋屋抗風(fēng)方法，所述方法包括如下步驟：步驟一、根據(jù)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速并結(jié)合屋蓋截面尺寸，選擇渦發(fā)生器不同展向安裝間距l(xiāng)；步驟二、在迎風(fēng)面中心線(xiàn)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置旋渦發(fā)生器。本發(fā)明利用建筑屋蓋尾流區(qū)展向渦的不穩(wěn)定性，將渦旋發(fā)生器作為擾動(dòng)源用以抑制尾流大尺度展向渦的形成與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)屋蓋負(fù)壓區(qū)域風(fēng)荷載的優(yōu)化作用。本發(fā)明在迎風(fēng)面的展向方向以一定間隔設(shè)置渦旋發(fā)生器，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行三維展向擾動(dòng)，可以有效地抑制或削弱旋渦脫落發(fā)生，與傳統(tǒng)優(yōu)化風(fēng)荷載的控制手段相比，具有簡(jiǎn)單高效、安裝方便、普適性較好的優(yōu)點(diǎn)，并且大大節(jié)約了材料費(fèi)用，減小了控制成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種平屋蓋鈍體繞流控制方法，尤其涉及一種基于旋渦發(fā)生器的三維展向擾流屋蓋抗風(fēng)控制方法。

背景技術(shù)

大跨空間結(jié)構(gòu)具備自重輕、柔度大、阻尼小的特點(diǎn)，是典型風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，由于氣流的脈動(dòng)、分離、再附著以及旋渦脫落等諸多因素的影響，導(dǎo)致屋蓋結(jié)構(gòu)周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)情況復(fù)雜。

在強(qiáng)風(fēng)的作用下，風(fēng)荷載對(duì)大跨屋蓋建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，如建筑物屋面由于負(fù)風(fēng)壓過(guò)大而導(dǎo)致的屋蓋掀起破壞、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞甚至結(jié)構(gòu)整體的倒塌。在大跨平屋蓋的各種風(fēng)致作用中，由于迎風(fēng)面與屋蓋連接邊緣處旋渦分離而導(dǎo)致的負(fù)風(fēng)壓所引起的掀翻破壞是一種非常危險(xiǎn)的破壞形式，一旦發(fā)生將會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)人員的安全隱患以及經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。因此，抑制大跨屋蓋迎風(fēng)面與屋頂連接邊緣處的流動(dòng)分離一直以來(lái)是結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域?qū)W者們關(guān)注的重要問(wèn)題。

目前在工程領(lǐng)域屋蓋結(jié)構(gòu)抗風(fēng)措施主要有：改進(jìn)屋蓋結(jié)構(gòu)形狀、對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)加固處理以及在原有屋蓋形式基礎(chǔ)上加裝抗風(fēng)元件。傳統(tǒng)的大跨屋蓋抗風(fēng)方法是通過(guò)改進(jìn)屋蓋結(jié)構(gòu)形式進(jìn)而改善屋蓋繞流場(chǎng)來(lái)加強(qiáng)其抗風(fēng)性能。該方法存在以下缺點(diǎn)：具有被動(dòng)的適應(yīng)、風(fēng)壓分布不均等局限性。關(guān)于對(duì)屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)加固處理方法有采用直立鎖邊屋面系統(tǒng)進(jìn)行抗風(fēng)荷載作用的設(shè)計(jì)，其連接密封性好，抗風(fēng)承載力大，但由于行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化的缺失以及各企業(yè)的直立鎖邊屋面金屬板生產(chǎn)質(zhì)量良莠不齊，從使用結(jié)果上看，直立鎖邊屋面系統(tǒng)的應(yīng)用效果不佳，可能導(dǎo)致屋蓋被大風(fēng)掀翻，造成人員傷亡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明基于鈍體尾流展向渦的不穩(wěn)定性并利用旋渦發(fā)生器的作為擾動(dòng)裝置，提出了一種基于旋渦發(fā)生器流動(dòng)控制方式的平屋蓋屋抗風(fēng)方法。該方法是一種新型的被動(dòng)控制方法，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)。基于渦發(fā)生器的被動(dòng)控制技術(shù)對(duì)流動(dòng)分離的抑制作用在航空航天領(lǐng)域已經(jīng)被證實(shí)，且已得到了廣泛的應(yīng)用。該措施可以有效擾動(dòng)流場(chǎng)，減弱屋蓋邊緣處流動(dòng)分離現(xiàn)象，從而解決屋蓋風(fēng)壓局部突出的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于旋渦發(fā)生器流動(dòng)控制方式的平屋蓋屋抗風(fēng)方法，包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向及風(fēng)速并結(jié)合屋蓋截面尺寸，選擇渦發(fā)生器不同展向安裝間距l(xiāng)；

步驟二、在迎風(fēng)面中心線(xiàn)兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置旋渦發(fā)生器。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明利用建筑屋蓋尾流區(qū)展向渦的不穩(wěn)定性，將渦旋發(fā)生器作為擾動(dòng)源用以抑制尾流大尺度展向渦的形成與發(fā)展，實(shí)現(xiàn)對(duì)屋蓋負(fù)壓區(qū)域風(fēng)荷載的優(yōu)化作用。

2、本發(fā)明在迎風(fēng)面的展向方向以一定間隔設(shè)置渦旋發(fā)生器，對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行三維展向擾動(dòng)，可以有效地抑制或削弱旋渦脫落發(fā)生，與傳統(tǒng)優(yōu)化風(fēng)荷載的控制手段相比，具有簡(jiǎn)單高效、安裝方便、普適性較好的優(yōu)點(diǎn)，并且大大節(jié)約了材料費(fèi)用，減小了控制成本。

附圖說(shuō)明

圖1為旋渦發(fā)生器安裝位置立體圖；

圖2為旋渦發(fā)生器安裝位置平面圖；

圖3為渦旋發(fā)生器尺寸；

圖4為旋渦發(fā)生器對(duì)屋蓋的風(fēng)壓系數(shù)控制效果。