低矮建筑屋面強風吸力動態抑制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種低矮建筑屋面風荷載抑制方法，尤其是涉及一種低矮建筑屋面強風吸力動態抑制裝置。
【背景技術】
[0002]低矮建筑一般是指7層或7層以下，高度小于24米的各類建筑，包括住宅、廠房、商業及公共建筑等。低矮建筑由于其自身的形態特點，大多處于大氣邊界層的底部，此區域內風速變化大且湍流度較高，風荷載已成為該類建筑結構設計的主要控制荷載之一。多次災害調查表明，低矮建筑的破壞通常始于屋蓋迎風角、迎風前緣附近，雖然這些流動分離區占屋面的整體面積較小，但作用于其上的強風吸力卻是整個屋面上的最大。這是因為在上述區域內，旋渦作用尤其顯著，一旦旋渦誘導下的風吸力超過屋蓋自身的承載力，迎風角和迎風前緣部位將首先破壞，此后屋蓋被掀起，最終建筑將整體失效。
[0003]為了減小風荷載對于低矮建筑造成的不利影響，需要提供一種有效抑制屋面強風吸力的措施，以提高低矮建筑的抗風安全性。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種構造簡單、效果顯著、性能穩定、節約工程造價的低矮建筑屋面強風吸力動態抑制裝置，主要用于抑制低矮建筑屋面旋渦誘導產生的強風吸力，以減小風荷載作用下的結構動力響應，提高結構抗風安全性。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]—種低矮建筑屋面強風吸力動態抑制裝置，用于減小旋渦誘導下低矮建筑屋面強風荷載，包括:
[0007]流線型擾流板組件，通過擾流板支架與屋面固定連接，并與擾流板支架傳動連接；
[0008]風速儀，用于測量實時風速；
[0009]伺服控制器，與風速儀連接，用于根據所述實時風速發出控制指令；
[0010]驅動電機，分別連接伺服控制器和擾流板支架，根據所述控制指令改變流線型擾流板組件與水平面間的夾角，實現強風吸力動態抑制；
[0011 ] 外接電源，分別連接風速儀和驅動電機，進行供電。
[0012]所述流線型擾流板組件包括:
[0013]流線型擾流板，設置于低矮建筑屋面迎風邊緣處，所述風速儀位于流線型擾流板組件的下方；
[0014]中心轉軸，位于流線型擾流板內，并靠近流線型擾流板外側迎風面偏心設置；
[0015]所述流線型擾流板繞中心轉軸在設定范圍內轉動。
[0016]所述擾流板支架一端與屋面固定連接，另一端設有環形套筒，該環形套筒與所述中心轉軸同心裝配，流線型擾流板組件可繞中心轉軸轉動。
[0017]所述擾流板支架與設置在屋面上的預埋錨栓連接或者與預埋鋼板焊接。
[0018]所述驅動電機固定設置于流線型擾流板內部，并與環形套筒傳動連接。
[0019]所述擾流板支架和驅動電機根據屋面迎風邊緣長度均設置多個。
[0020]所述流線型擾流板為長條形薄壁結構，橫斷面呈流線型，其迎風端的厚度大于背風端的厚度，且迎風端的高程大于背風端的高程。
[0021]所述中心轉軸至流線型擾流板的背風端的距離1^與中心轉軸離屋面高度H間的關系滿足:
[0022]L2Sin Θ < H
[0023]其中，Θ為流線型擾流板與水平線的夾角。
[0024]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0025]I)本實用新型在低矮建筑迎風前緣部位設置流線型擾流板，一方面可促使擾流板下部的流動以射流的方式進入迎風前緣的旋渦，破壞旋渦內部的輸入與輸出平衡即真空狀態；另一方面，正向射流可與靠近屋面處的旋渦逆流相抵，從而破壞環流的形成。綜合作用下，旋渦的穩定形態被破壞，其誘導下的風吸力將大幅減小。
[0026]2) 一般工程設計中，通常采用增大低矮建筑分離區內的設計風荷載和結構設計強度來確保分離區的抗風安全性，這無疑將增加工程造價。相比而言，本實用新型設置的流線型擾流板以“來流”破壞“旋渦”，僅通過引導來流運動的方式，使之部分偏離原先的流動軌道，即可破壞旋渦作用，減小風吸力。這種做法顯著節約了工程造價，提高了此類建筑結構設計的經濟效益和社會效益。由于擾流板體積較小，且安裝方便，可在不改變建筑外形的前提下附加于已建建筑，亦可適用于新建建筑。
[0027]3)根據大量算例，本實用新型可建立基本控制參數(如擾流板外形參數、與水平線夾角、離屋面高度、突出屋面長度、風速區間等)與屋面風壓系數之間的量化關系，為動態調整擾流板與水平線夾角提供依據，以達到在不同風速區間內的綜合最優控制角度，減小屋面風荷載，提高結構抗風安全性。
【附圖說明】
[0028]圖1是低矮建筑屋面旋渦示意圖；
[0029]圖2是設置擾流板后低矮建筑屋面旋渦示意圖；
[0030]圖3是本實用新型實施例中采用的計算模型示意圖；
[0031 ]圖4是擾流板附近流體網格不意圖；
[0032]圖5是未設置擾流板的屋面流線分布示意圖；
[0033]圖6是設置擾流板后屋面流線分布示意圖；
[0034]圖7是設置擾流板前后屋面風壓系數對比曲線示意圖；
[0035]圖8是本實用新型的結構示意圖；
[0036]圖9是本實用新型立面圖；
[0037]圖10是圖9中的A-A剖面圖；
[0038]圖11是圖10中的B-B剖面圖；
[0039]圖12是本實用新型采用的流線型擾流板典型橫斷面。
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0041]如圖8?圖11所示，一種低矮建筑屋面強風吸力動態抑制裝置，基于低矮建筑屋面旋渦的形成機制，構造可動態調整的擾流板，用于破壞旋渦的形成，進而減小旋渦作用區內的強風吸力，提高屋面結構的抗風安全性。該裝置包括流線型擾流板組件1、風速儀2、伺服控制器3、驅動電機5和外接電源6，其中，流線型擾流板組件I通過擾流板支架4與屋面固定連接，并與擾流板支架4傳動連接；風速儀2布置在靠近低矮建筑屋面與側墻交線處，用于測量實時風速；伺服控制器3與風速儀2連接，用于根據所述實時風速發出控制指令，直接控制驅動電機5的轉動角度；驅動電機5分別連接伺服控制器3和擾流板支架4，根據所述控制指令改變流線型擾流板組件I與水平面間的夾角，實現強風吸力動態抑制，外接電源6分別連接風速儀2和驅動電機5，進行供電。
[0042]流線型擾流板組件I包括流線型擾流板1-1和中心轉軸1-2，流線型擾流板1-1傾角可動態變化，設置于低矮建筑屋面迎風邊緣處(低矮建筑屋面與側墻交線處)，中心轉軸1-2位于流線型擾流板1-1內，并靠近流線型擾流板1-1外側迎風面偏心設置；流線型擾流板1-1繞中心轉軸1-2在設定范圍內轉動。
[0043]擾流板支架4 一端與屋面固定連接(采用錨栓或預埋鋼板焊接)，另一端設有環形套筒