[實用新型]測定建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測系統

有效

• 申請號: 202022141873.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN212275204U
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 黃斌;李正農;張志田;沈義俊;曹寶珠;蒲鷗
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 長沙麓創時代專利代理事務所(普通合伙) 43249
• 代理人: 賈慶

本實用新型公開了一種測定建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測系統，裝配式屋體活動安裝于混凝土圓盤基礎上，變坡屋頂活動連接于裝配式屋體頂部，屋面集沙儀設置于變坡屋頂上，墻面集沙儀設置于裝配式屋體上，壓力傳感器設置于裝配式屋體和變坡屋頂上，測風塔位于裝配式屋體周圍，風速儀和風向儀分別設置于測風塔上；基于實測系統，建立沙顆粒沖擊建筑物的力學模型，提出風沙作用影響因子的計算方法。本實用新型具有如下優點：現場實測模型具備全角度旋轉、屋體層數裝配靈活、屋頂坡度調節等功能；能適用于多種復雜環境下的現場實測研究；可應用于風沙地區建筑物和其他工程結構的抗風與抗風沙實測研究。

【技術領域】

本實用新型涉及風沙監測技術領域，尤其涉及一種測定建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測系統。

【背景技術】

我國地處中亞沙塵暴頻發地區，尤其以我國西北部的風沙災害分布范圍最廣，且危害最為嚴重。在風沙環境下，建筑物承受的荷載包括風荷載和沙顆粒的沖擊荷載，但是在傳統的建筑結構設計中僅考慮了風荷載的作用，即在設計建筑物時，僅僅把凈風作用的風壓值作為設計風荷載即滿足要求。在風沙環境中，由于風中含有大量沙顆粒，風沙兩相流對建筑物作用的壓力遠大于傳統設計中的風壓，這使得設計的建筑物抗風沙能力達不到實際風沙壓力水平，從而使得建筑物處于不安全狀態，容易導致不同程度的損傷或倒塌破壞。

因此，開展建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測研究，掌握建筑物風沙流場的分布特征、屋面和墻面風沙荷載的作用規律以及確定方法具有重要理論和工程意義。

目前，對風沙流的現場實測和探討主要集中在風沙地貌學與風沙物理學兩方面。現已研制有關沙漠地區和戈壁地區風沙流場的現場實測儀器，建立了風沙環境中的沙通量與風速風向的相互關系，開展了一些風沙地貌、風沙物理以及防沙治沙工程的相關研究。然而，缺少將風沙流與建筑物抗風沙相結合的相關研究。

【實用新型內容】

本實用新型公開了一種測定建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測系統和方法。本實用新型可以方便地調整建筑物的層高、屋頂坡度以及朝向，能夠得到不同屋體裝配層數、不同屋頂坡度以及不同風向角下建筑物的風沙流場空間分布、表面風沙荷載作用規律，為建立完整的建筑物抗風沙設計理論和方法提供依據；此外，建立了沙顆粒沖擊工程結構的力學模型，得到了迎風墻面在不同風力和沙濃度作用下的風沙作用影響因子，從而在對風沙地區的建筑物進行結構設計與建造時，只需要對傳統設計中的風壓進行修正，乘以對應的風沙作用影響因子，即可快速得到實際的風沙壓力，為建筑物的抗風沙設計提供參考，有效地減小建筑物的風沙災害。

在基于風沙物理學與建筑物抗風的現場實測理論和方法的基礎上，能夠在不同屋體裝配層數、不同屋頂坡度以及不同風向角下得到建筑物的風沙流場空間分布、表面風沙荷載作用規律，系統地評估建筑物的抗風沙性能，能為風沙地區既有建筑物的加固與改造提供依據。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種測定建筑物風沙流場和風沙荷載的現場實測系統，包括建筑物現場實測模型和安裝在建筑物現場實測模型周圍的測風結構；

所述建筑物現場實測模型包括旋轉底座；旋轉底座自下向上依次安裝有若干裝配式屋體，裝配式屋體頂部安裝有變坡屋頂；所述裝配式屋體為長方體狀，變坡屋頂為三菱柱狀；裝配式屋體和變坡屋頂的外表面均安裝有若干壓力傳感器，裝配式屋體和變坡屋頂的外表面分別安裝有若干墻面集沙儀和屋面集沙儀；變坡屋頂包括相互鉸接連接的迎風屋面和背風屋面；

所述測風結構包括測風塔；測風塔自下向上依次安裝若干風速儀、風向儀。

進一步的改進，所述旋轉底座包括混凝土圓盤基礎，混凝土圓盤基礎通過電動旋轉裝置與底部的裝配式屋體連接；所述電動旋轉裝置為電機。

進一步的改進，所述混凝土圓盤基礎上成形有圓形軌道，底部的裝配式屋體四角安裝有與圓形軌道配合的滑輪。