低矮建筑内部风压理论预测和实验模拟方法研究

内部风压是造成台风中东南沿海低矮建筑风损的重要原因，也是目前风工程研究领域中比较薄弱的环节。本项目拟研制一套专门用于内部风压机理研究的多功能试验装置，辅以CFD数值模拟，对影响内部风压特性的各因素进行系统的研究，探索理论预测模型的适用性，并形成相应的孔口特征参数库。通过对理论模型的分析，提出内部风压的风洞模拟策略和具体实施方案，建立国际上首个针对低矮建筑风洞试验的内部容积无级调节装置，以满足模型内部气承刚度的可控调节，并通过对TTU建筑内部风压的风洞实验模拟以验证风洞模拟策略的可靠性。在此基础上对东南沿海低矮建筑进行调研，确定几种典型建筑类型和墙面开孔情形，采用理论预测模型和风洞试验方法研究其内部风载特性，总结出针对内部风载的抗风设计体系。本项目的研究对于提高我国东南沿海低矮建筑抗风灾能力，提升我国风工程研究水平具有重要的理论与现实意义。

开孔是导致建筑结构风致破坏的重要原因，风致内压动力问题是困扰风工程界的一大难题，也是结构抗风设计中最难以把握的因素。本项目研究从空气动力学的基础理论入手,对于开孔结构内压传递方程适用性进行了深入的理论研究，研发了具有自主知识产权的内压脉动机理多功能试验装置，对正弦波激励下刚性开孔结构的内压响应特性进行了探讨，并基于正弦波激励的孔口特征参数提取理论进行了应用性研究，对孔口特征参数的提取进行了分析；在风洞试验方面，以浙江大学ZD-1边界层风洞建成为契机，研发了具有自主知识产权的流场模拟装置，在风洞中调试得到的均匀流场中对刚性开孔结构内压动力特性进行了全方位的试验研究，并对内压动力模拟技术进行了深入的探索，改进了脉动内压的模拟技术，最后对内压脉动影响因子进行了探讨，得出了可供设计参考的关键结论。研究结果表明，开孔结构内压传递方程在预测内压动力问题上还存在很大缺陷，孔口特征参数受外部激励影响很大，斜风向效应是影响风致静动态内压的重要因素，内压的风洞试验模拟必须考虑模型本身及内部空间布局，内压影响因子是量化工程设计的重要指标。