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华东六省15选5走势图跨度:遮陽系統抗動態風壓性能研究

來源:2019年會論文集  作者:韓智勇 姜仁 劉家良 郝志華  日期:2019-6-28
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  摘要: 本文分析了氣流的基本原理,介紹了氣流形成的靜壓和動壓,并針對某工程復雜的屋面遮陽系統,結合實際工程,介紹了一種利用動態風壓法驗證遮陽板系統安全性的方法,為研究遮陽板系統在工程中的可靠性提供了一些有價值的參考。
  關鍵詞:遮陽系統,動態風壓,可靠性,工程實例

内蒙古福彩时时彩开彩结果 www.voeyl.com   一、引言

  遮陽系統作為建筑外圍護結[1]構賦予現代建筑的最大特點是將建筑美學、建筑功能和建筑結構等因素有機地結合起來,使建筑物展現出時代的美感。目前我國建筑物以玻璃作為飾面材料圍護結構仍然占據主導地位,從建筑熱工及節能減排角度來看,玻璃是建筑物熱交換、熱傳導最為活躍和敏感的部位。隨著時代的進步,我國對建筑的節能和環保提出了更高的要求,由此建筑遮陽系統也得到了更為廣泛的應用,它即有助于降低建筑的能耗,又能改善建筑的舒適性。同時,復雜造型,特殊構造的遮陽系統的安全性如何驗證也成為大家關注的問題,本文將結合實例,探討了一種特殊造型的屋面[2]遮陽板可靠性的驗證方法。

  二、動態風壓驗證方法及設備

  1 氣流特性

  空氣是一種流體,它在流動時,遵守伯努利原理,既其勢能和動能會互相轉化,但總機械能保持不變。勢能包括位置勢能和壓力勢能,當空氣在水平方向上流動時就只有壓力勢能與動能之間的轉化,流速越大意味著動能越大,壓能就越小,理想情況下才可維特總能量不變。

  通常來說,靜壓是壓能,是勢能的一種。它是空氣垂直作用于物體單位表面積上的壓力,用壓強表示,在靜止的氣流中其大小為空氣的大氣壓。動壓是單位體積空氣包含的動能,由于流速產生的附加壓力。氣流具有如下的特性:

  1.1 可逆性原理

  物體在靜止的空氣中運動或氣流流過靜止的物體,如果兩者相對速度相等,物體上 所受的空氣動力完全相等。

  一般在研究、分析和實驗時,采用氣流流過物體的方法較為直觀和簡單。根據此原理只要相對速度相等,它的結果與物體在空氣中運動時所受的空氣動力就一樣。

  1.2 連續性定理

  這是描述流速與氣流截面關系的定理。氣流穩定地流過直徑變化的管子時,每秒流入多少空氣,也流出等量的空氣。所以管徑粗處的氣流速度較小,而管徑細處較大。

  1.3 伯努利定理

  是能量不滅定理在空氣動力學中的應用,它描述空氣動壓、靜壓和總壓之間的關系。

  2 驗證方法

  由于建筑遮陽系統的造型比較特殊,構造比較復雜,所處位置相對多變,利用傳統的靜壓箱很難實

  現對復雜遮陽系統的安全性驗證。為此,借鑒幕墻風洞及動態風雨的實驗原理,利用大功率電動機做為動力,驅動飛機螺旋槳高速旋轉,形成具有一定速度的穩定氣流,氣流作用在樣件上達到施加風壓的效果,,同時,樣件完全按照工程的實際情況進行安裝,從而最大限度的模擬樣件在工程實際情況下所受風荷載(詞條“風荷載”由行業大百科提供),達到驗證遮陽系統可靠性的目的。

  根據伯努利方程可以推算出理想狀態下(氣壓為1013 hPa,溫度為15℃,空氣重度 r=0.01225(kN/m3),重力加速度 g=9.8(m/s2))風速和風壓的關系,同時可以參照風級與風速的對應關系,詳見表1。這樣便可根據當地氣象部的數據,在驗證時調整螺旋槳的轉速,使之能夠產生相應風級的風速作用到樣件表面,達到真實模擬實際情況的驗證效果。

  1)根據伯努利方程,風的動壓為:

  wp=0.5·ρ·v2 (1-1)

  式中:wp ----風壓(kN/m2)

  ρ ----空氣密度(kg/m3)

  v ----風速(m/s)

  2)根據空氣密度和重度的關系,動壓轉換為:

  wp=0.5·r·v2/g (1-2)

  式中:r =ρ·g

  3)標準狀態風的動壓為:

  wp=v2/1600 (1-3)

  3 主要設備

  1)動力設備:由螺旋槳、大功率電動機、支架(詞條“支架”由行業大百科提供)、聯軸器、防護罩、變頻控制器等幾部分組成,可提供最大55m/s的穩定風速,詳見圖1。

  2)安裝架:由底座、安裝架、支撐桿等組成,可根據工程的實際情況調節遮陽系統安裝角度,詳見圖2。

  3)測量儀器:包括位移傳感器、風速傳感器等、氣壓計等。

表1 風級、風速、風壓對照表

  三、實驗驗證

  1 驗證條件

  1.1 螺旋槳的半徑、穩定氣流距槳葉中心距離等應滿足驗證要求,樣件應處于風壓有效作用區內。

  1.2 安裝架的剛度要滿足驗證要求,安裝角度可調節。

  1.3 位移計的安裝應牢固,風速計的量程應符合驗證要求。

  1.4 樣件的材料、規格、安裝工藝、安裝方法與工程應保持一致。

  1.5應在開闊區域內展開驗證,以便形成穩定氣流,避免氣流擾動對驗證結果造成不良影響。

  2 驗證流程

  根據工程的實際情況進行安裝(詳見圖3、4),本次驗證分別選取了樣件與水平面的夾角為0°、30°、60°、90°四個角度,同時每個安裝角度分別施加不同角度的動態風壓,基本涵蓋了遮陽板系統的典型實際工況。對每個工況施加符合設計要求的動態風壓,并保持相應的作用時間,觀察各重要連接部位的變化、記錄樣件在驗證過程中的情況。

  3 驗證結果

  所有連接螺栓無松動,連接可靠;各構件(詞條“構件”由行業大百科提供)完好,未發生損毀、未發生永久變形。支撐桿出現小幅擺動,局部面板在連接處出現小幅高頻震動。為確保工程上萬無一失,針對出現擺動和震動的部位進行了優化調整,并對優化結果進行了再次驗證,之前出現的問題得到了明顯的改善。

  4 驗證結論

  將驗證數據結合典型工況有限元分析,可得出遮陽板承載能力(詞條“承載能力”由行業大百科提供)滿足設計要求。詳見圖5、圖6及表2。

表2 比較結果

  四、結論

  通過此次對實際工程的抗動態風壓性能的驗證,為工程的可靠性提供了關鍵性的參考。同時也證明

  該方法對于驗證復雜造型,特殊構造的遮陽板系統的安全性和可靠性具有一定的實用性。

  參考文獻:

  [1] GB/T 21086-2007《建筑幕墻

  [2] JGJ 255-2012采光頂金屬屋面技術規程》

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專家介紹

 姜仁

鋁門窗幕墻委員會專家組

工作單位:中國建筑科學研究院 建筑物理研究所

技術職稱:研究員(教授)

專業:1、建筑門窗幕墻產品校準,性能檢測類、國家標準的編寫。 2、門窗、幕墻樣品的性能檢測。 3、CAD計算機輔助設計軟件的開發。 4、幕墻工程技術咨詢。 現任職務 國家建筑工程質量監督檢驗檢中心門窗幕墻部 副主任 中國建筑科學研究院建工質檢中心司法鑒定所 資深司法鑒定專家 社會兼職 1 中國建筑學會建筑物理委員會 理事 2 全國幕墻門窗標準化技術委員會 副主任,專家 3 建設部制品與構配件產品標準技術委員會幕墻分會 副秘書長、專家 4 建設部節能門窗標識專家委員會 專家 5 建設部建設工程企業資質管理專家庫 專家 6 中國金屬結構協會鋁門窗幕墻委員會 專家 7 中國建筑裝飾協會門窗幕墻工程委員會 專家 8 中國工程建設標準化協會建筑與市政產品應用分會 理事 9 國家建材行業鋁塑復合材料協會 專家 10 北京市高新技術企業認定專家組 專家 11 北京市建筑裝飾協會專家委員會 專家 12 北京市物資協會幕墻門窗委員會 專家

專長:建筑幕墻性能檢測 計算機軟件開發

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