关于沿海山地丘陵地区风环境对高层房屋建筑物影响的调查与评估-开题报告

           图4. 尾流效应

（5）下洗涡流效应：如图5所示，当风吹向高层建筑物时，自驻点向下冲向地面形成涡流。若前面低矮建筑物的高度h′与两楼间间距大致相等（e= h′）时，则不舒适影响最显著，其不舒适参数Ψ≈ 1.5～1.8，由于有垂直向下的风速分量，故更令人感到不舒适。图中阴影线为高风速区。

图5. 下洗涡流效应

除上述外，其它类型的外部风环境不舒适参数就不赘述。有些研究者提出尚需考虑出现频度，并提出在广场、停车场偶发阵风，若出现阵风u = 6 m/s，只要每年不大于10 % 的时间；人行道偶发阵风出现u = 12 m/s，每月不多于1～2次，吹刮时间又极短暂，尽管不舒适参数较高，应认为是可以接受。

2、内部风环境问题

高层建筑内部风环境主要是指，高层建筑在风荷载作用下由于脉动风的影响将产生振动，这种振动有可能使在高层建筑内生活或工作的人产生不舒适感，从而影响建筑物的正常使用。对于高度大于3Om且高宽比大于1.5的房屋结构，以及基本自振周期大于0.255的高耸结构，在脉动风作用下可能会发生比较明显的结构振动。《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3一2002)的4.6.6条规定:高度超过150m的高层建筑结构应具有良好的使用条件，满足舒适度要求，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50Og一2001)规定的10年一遇的风荷载取值计算的顺风向和横风向结构顶点最大加速度不应超过限值。

人体感觉器官不能察觉绝对位移和速度，只能察觉它们的相对变化。而影响人体感觉不舒适的因素除加速度外，还有振动频率和持续时间。对高层建筑的居住者而言，后两项是难以限制的，唯有设法限制其振动加速度以满足人们的舒适要求是可能的。

目前对建筑物内部风环境的不舒适程度与振动加速度的对应关系，如表2所示（g为重力加速度）。

  表2.人体舒适度与振动加速度限值关系

振动加速度限值（% g）

人体舒适程度

＜0.5  

  无感觉

  0.5～1.5

有感觉

  1.5～5

令人不舒服

  5～15

非常令人不舒服

  ＞15

无法忍受

《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3一2002)规定，对于高度超过150m的高层建筑结构应该具有良好的使用条件，满足舒适度要求。按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB5O009一2001)规定的10年重现期的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度不得超过下列限值:

住宅、公寓:         ad或aw小于或等于 0.1sm/s，

   办公室、旅馆：      ad或aw小于或等于 o.25m/s， 

《高层民用建筑钢结构技术规程》规定在风荷载作用下的顺风向和横风向顶点最大加速度，应满足下列要求:

   公寓建筑:        ad或aw小于或等于 0.20m/s，

 公共建筑:        ad或aw小于或等于 o.28m/s。

二、通过模型的风洞试验了解高层建筑间相互干扰对风压分布影响

众所周知，在建筑结构设计中除考虑抗竖向的重力、雪荷载及水平向的地震力外，随机的水平风荷载是设计中必需考虑的一个重要因素。显然，期望在建筑风荷载规范里寻找具体地貌区域里，设计外形各异的建筑物风荷载体型系数供设计计算之用，无疑是困难的。何况不同风向角下，其流态是不同的，风载荷体型系数是变化的，建筑物间也存在相互干扰，风载荷的影响量是难以预估的，故只有通过模型的风洞试验，了解在风力作用下高层建筑群体间的相互干扰影响和改变其外表面周边的风压分布情况，获取必要的风载荷数据，才能准确评估其各个高度上局部风环境的详情，才能确保百年大计的建筑物安全可靠，具有舒适的风环境。

通过对不同外形建筑群体的风洞试验结果表明：由于建筑物的形体各异，所处地貌不同，相互间的气动干扰是复杂的，套用规范值于单幢建筑物是欠妥的。何况风压分布在360o方位角上是变化的，尤其是地处东南沿海的台风影响区，而北半球台风按逆时针方向旋转，在不同风向角下高层建筑物的风压分布是变化的。故各种外形高层建筑物沿周边不同高度上，其风环境的变化是难以预估的，只有通过相似模型的风洞试验来定夺，以免低估其风压分布值而导致其周围的围护结构、玻璃幕墙、观光电梯、屋顶搭盖物、广告牌等等在大风季节出现风灾事故。

研究成果

三、高层建筑及其群体不良外部风环境的防护与改善措施

 由于规划、设计的失误而出现的高层建筑及其群体内、外的不良风环境，特别是体型不规则及怪异的建筑物，如何防护与改善已日益引起人们的重视。对于风致摆动问题，最好在规划伊始就对其气动外形的减振效果有所估计并对其在寿命期间里可能遭遇大风暴时应具备的强度、刚度，通过科学试验与设计计算予以解决。对于高层建筑物外部风环境，下面主要提出一些防护与改善措施。

1、对街道、广场、人行与交通安全有影响的街道风、穿堂风、尾涡旋风，通常主动方法是改变建筑物的布局、外形，尽量把引发不良风环境的根源，消除在建成之前。被动方法是采用挡墙、格栅、种植灌木林带、乔木林带来改善风环境，以保证车辆行驶与行人的安全，并确保高楼后广场、花园的洁净。

2、对高层建筑迎风面的下冲旋涡风的防护，目前大多采用裙楼结构隔断下冲气流，并在大楼主要出入口设置防护顶棚，以缓冲可能坠落的幕墙玻璃及其它装饰物。

3、建筑物的拐角处、平面与曲面的交接处、立面上凸出的观光电梯等部位常是出现负风压（吸力）的峰值区，设计时最好把直角边钝化或粗糙化，凸出部的法线与盛行风向应避免相垂直以减弱气流分离而形成高吸力区，或在负压峰值区设置百叶窗式的扰流罩以镇压过高的负压峰值。

4、屋顶，不管是平屋顶、人字形或斜截头屋顶、半圆形屋顶等，通常在其屋脊、四周屋檐及拐角处出现负风压峰区。尤其平屋顶的周沿及拐角，其负压峰值较大。防护与改善方法是在平屋顶边缘处加一矮护墙，使拐角区域的旋涡抬离屋顶面。试验资料表明，这一措施可使最大吸力急剧下降；也有人在拐角处安置突出物（如烟囱、装饰物等），扰动分离旋涡也达到减轻局部区域最大吸力的目的。

5、对于外挑梁尖角处，通常负压较高，人们常采用绕流装置（如镇风兽等），以减弱旋涡分离强度。对于位于喇叭状收缩段（风嘴口）的建筑物或构筑物，由于直接暴露在强风中，设计时除注意外形外还应注意强度、刚度校核及安全系数的选取，以免招致风灾。

6、对玻璃幕墙的设计特别要注意按风环境最不利影响（如负风压最大值）设计，并严格按施工规范施工，以避免大风吹落玻璃扎伤行人或汽车等，造成伤亡事故。

四、高层建筑内部风环境的改善措施

高层建筑的风振反应，居住或工作在发生振动的建筑物中的人完全暴露于振动环境中，可能引起全身器官、内分泌系统、循环系统和消化系统等一系列的改变，并能产生一系列不良心理效应，如焦虑、疲劳、劳动能力减退等。对于建筑物来说，舒适感主要是指人在绝大部分时间内感受不到建筑物的振动。尽管有很多振动可以导致人的生理受损，但是在建筑物中能直接导致人生理损伤的振动尚为罕见，建筑物振动对人体生理的影响往往是间接的，例如影响到人的心理健康和情绪状态从而间接地影响到人的生理健康。

高层建筑风振的结构控制，最早是由Kabori和Minai在1960年提出的。美国的T·P·Yao教授在1972年确立了结构控制研究的学术地位,并于同年提出了土木工程结构振动控制的概念。与结构自身的加固和加强相比,结构中引进附加控制系统,具有明显的优势。结构控制是控制技术和建筑领域的交叉学科,是建筑模型下应用控制理论达到建筑安全、舒适目标的课题。根据控制力是否有外加能源输入,结构控制可分为被动控制和主动控制。前者无外加能源,控制力是由结构响应被动施加的;后者是有外加能源的控制,主动控制是由一定的控制理论计算后主动施加的,因此,它更优于被动控制,但它有控制力小等弱点。于是,人们产生了结合两者优点的混合控制系统的想法。

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二、^范文提纲

提供二级或者三级提纲

1、前言

2、高层建筑分类及定义

2.1．住宅建筑层次划分

2.2．建筑高度的计算

2.3．最新定义

2.4．中国定义

2.5．外国定义

3、简史

3.1古代建筑简史

3.2现代建筑简史

4、建筑特点

5、建筑设计要点

5.1．建筑方面

5.2．结构方面

5.3．设备和电气方面

6、风环境

6.1．高层建筑内、外风环境不舒适性测评准则

6.1.1．外部风环境问题

6.1.2．内部风环境问题

6.2．通过模型的风洞试验了解高层建筑间相互干扰对风压分布影响

6.3．高层建筑及其群体不良外部风环境的防护与改善措施

6.4．高层建筑内部风环境的改善措施

7、风振控制及阻尼器

7.1．被动控制

7.1.1．耗能减振系统

7.1.2．吸振减振系统

7.1.3．调谐质量阻尼器(TMD)系统

7.1.4．调谐液体阻尼器(TLD)

7.2．主动控制

7.3．混合控制系统

8、人体舒适度

8.1．结构振动下人体的舒适度

8.1.1．主要评价标准

8.1.2．频率低于1Hz的振动评价标准

8.1.3．对高层建筑人体舒适度的分析

8.1.3.1．加速度的换算

8.1.3.2．对振动舒适度验算方法的分析

9、综合问题

10、展望规划

10.1．基础施工监测

10.2．高层建筑火灾自动报警系统设计

10.3．高层建筑抗震设计

10.3.1．高层建筑抗震发展概况

10.3.2．建筑结构抗震规范

10.3.3．建筑抗震的理论分析

10.4．高层建筑结构抗震设计措施

10.4.1．高层建筑抗震措施

10.4.2．高层建筑的抗震设计理念

10.4.3．高层建筑结构的抗震设计方法

10.4.3.1．关于高层建筑防火安全问题

10.4.3.2．关于高层建筑坠落物体的安全防范问题

11、结束语

12、参考文献

三、参考文献

参考文献

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[13] 《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045-95 

[14] 《民用建筑设计通则》GB 50352—2005

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