一種矩形高層建筑圍護結構表面強風吸力控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種控制矩形高層建筑圍護結構強風吸力的措施，尤其是涉及一種矩形高層建筑圍護結構表面強風吸力控制裝置，主要用于減小旋渦誘導下高層建筑圍護結構表面的強風吸力。
【背景技術】
[0002]高層建筑指建筑高度大于27米的住宅和建筑高度大于24m的非單層廠房、倉庫和其他民用建筑等。高層建筑由于高度較高，作用在其上的風速增大且風荷載增強。故對于高層建筑結構，風荷載已成為其主要控制荷載之一。多次災害調查表明，高層建筑圍護結構表面的強風吸力通常位于與來流平行的側風面，在側風面迎風邊緣處風吸力尤其顯著。這是因為來流從迎風邊緣分離后再附形成旋渦，旋渦將在圍護結構表面誘導產生強風吸力。當旋渦誘導下的強風吸力超過圍護結構的設計承載力時，圍護結構破壞。破壞的圍護結構可能墜落砸傷行人;此外，強風從破壞處直接進入室內將造成室內人員的安全問題。
[0003]為了減小風荷載對于高層建筑造成的不利影響，需要構造一種有效控制圍護結構強風吸力的措施，以提高高層建筑圍護結構的抗風安全性。
【發明內容】
[0004]本發明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、節約工程造價的矩形高層建筑圍護結構表面強風吸力控制裝置，主要用于控制旋渦誘導下矩形高層建筑圍護結構表面的強風吸力，以減小結構動力響應，提高結構抗風安全性。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種矩形高層建筑圍護結構表面強風吸力控制裝置，減小旋渦誘導下矩形高層建筑表面的強風吸力，包括設置于所述矩形高層建筑角部的強風吸力控制組件，該強風吸力控制組件包括一對對稱設置于矩形高層建筑兩相鄰外墻上的強風吸力控制單元，所述強風吸力控制單元包括鰭狀板和剛性支撐，所述剛性支撐一端與鰭狀板固定連接，另一端固定于所述矩形高層建筑的一外墻上。
[0007]所述鰭狀板為長條形薄板帶狀結構，其斷面為流線型。
[0008]所述鰭狀板所在平面與對應矩形高層建筑外墻所在平面夾角為Θ，該Θ的取值范圍為 10。?15。O
[0009]所述鰭狀板與矩形高層建筑外墻之間的距離中，臨近角部邊線處距離大于遠離角部邊線處距離。
[0010]所述鰭狀板沿矩形高層建筑角部邊線布置。
[0011]所述強風吸力控制組件的設置高度為1/3H?H，其中，H為矩形高層建筑總高度。
[0012]所述剛性支撐設置有多個，多個剛性支撐沿鰭狀板長度方向等間距或不等間距布置。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0014]I)本發明在矩形高層建筑角部設置鰭狀板，可促使鰭狀板內側的正向射流抵消側風面的部分逆流，從而抑制旋渦的作用范圍及強度，其誘導下的強風吸力也將大幅減小。
[0015]2)—般工程設計中，通常采用增大高層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圍護結構的抗風安全性，這無疑將增加工程造價。相比而言，本發明設置的鰭狀板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，即可削弱旋渦作用，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。由于鰭狀板體積較小，且安裝方便，可附加于既有建筑，亦可適用于新建建筑。
[0016]3)本發明可在矩形高層建筑中上部風荷載較大的圍護結構角部布置，布置方式與數量較為靈活。本發明將在強風與極端天氣條件下減小圍護結構表面的強風吸力，提高高層建筑結構的抗風安全性。
[0017]4)本發明所設計的鰭狀板臨近角部邊線處的距離略大于遠離角部邊線的距離，與高層建筑外墻之間存在一定夾角，通過該夾角，可破壞來流分離后在側風面產生的旋渦，進而減小側風面的風吸力，而角度10°?15°為最優傾角，即采用該傾角可達到最優效果。
[0018]5)風荷載作用下，來流將在高層建筑角部邊線處分離再附并形成旋渦，旋渦進而在建筑側面誘導產生較強的風吸力，本發明在建筑角部邊線處布置鰭狀板，可有效破壞旋渦的分離再附作用，進而減小建筑側面的風吸力。
[0019]6)在大氣邊界層中，高層建筑所受到的風荷載自地面向上逐漸增大，在三分之二高度處達到最大值，故本發明在建筑中上部布置強風吸力控制組件(在高度1/3H?H范圍內，沿高層建筑角部布置)，將對圍護結構起到良好的保護作用，且避免不必要的建造投入。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明矩形高層建筑角部布置鰭狀板立面圖；
[0021]圖2為圖1中的A-A剖面圖；
[0022]圖3為角部鰭狀板布置平面放大示意圖；
[0023]圖4為角部鰭狀板及剛性支撐三維示意圖。
[0024]圖5為矩形高層建筑側面流場示意圖；
[0025]圖6為設置鰭狀板后矩形高層建筑側面流場示意圖；
[0026]圖7為算例中采用的計算模型平面示意圖；
[0027]圖8為矩形尚層建筑周圍流體網格不意圖；
[0028]圖9為鰭狀板附近流體網格示意圖；
[0029]圖10為設置鰭狀板前矩形高層建筑周圍流線分布示意圖；
[0030]圖11為設置鰭狀板后矩形高層建筑周圍流線分布示意圖；
[0031]圖12為設置鰭狀板前后矩形高層建筑側面風吸力對比曲線示意圖；
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明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，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0033]如圖1-4所示，本實施例提供一種矩形高層建筑圍護結構表面強風吸力控制裝置，減小旋渦誘導下矩形高層建筑表面的強風吸力，包括設置于