郭魁 戴益民 袁養(yǎng)金

摘要：目前存在的三面板廣告牌形式板間存在板間縫隙，為研究縫隙對(duì)面板極值風(fēng)壓系數(shù)的影響，本文以模型面板1為研究對(duì)象，主要研究了模型面板1上不同區(qū)域的極小值風(fēng)壓系數(shù)和極大值風(fēng)壓系數(shù)特性，分析了板間縫隙對(duì)面板1不同區(qū)域的極值風(fēng)壓系數(shù)的影響。堵縫使得上風(fēng)向極小值風(fēng)壓系數(shù)顯著增大并在40°風(fēng)向角附近達(dá)到最大值，縫隙的存在增大下風(fēng)向邊緣區(qū)域的極小值風(fēng)壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

關(guān)鍵詞：三面板;板間縫隙;極值

0 引言

我國(guó)獨(dú)立柱三面板廣告牌面板結(jié)構(gòu)均為非封閉式，這類結(jié)構(gòu)形式的廣告牌相鄰面板間的高速間隙流會(huì)對(duì)第三塊面板內(nèi)表面受較大的風(fēng)荷載作用，為了減少間隙流對(duì)面板在風(fēng)荷載作用下的影響，本文通過(guò)封閉式獨(dú)立柱三面板廣告牌剛性模型測(cè)壓試驗(yàn)，來(lái)研究其風(fēng)壓分布規(guī)律。顧明，韓志惠等，指出廣告牌面板邊緣處的平均風(fēng)壓要比其他區(qū)域大，立柱負(fù)面面板表面出現(xiàn)較大的脈動(dòng)值。汪大海等獨(dú)立柱雙面板及三面板廣告牌進(jìn)行了剛性模型測(cè)壓試驗(yàn)和氣彈性模型測(cè)力風(fēng)洞試驗(yàn)。在Kareem和Winterstein等研究的基礎(chǔ)上，采用Hermite矩方法計(jì)算面板非高斯測(cè)點(diǎn)的極值風(fēng)壓，給出了面板風(fēng)壓分區(qū)及對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，Ding等比較分析類非高斯風(fēng)荷載效應(yīng)的三種極值計(jì)算方法。

1 實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 風(fēng)洞及風(fēng)場(chǎng)模擬

本文中三面板廣告牌模型測(cè)壓試驗(yàn)是在湖南科技大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中完成的。該實(shí)驗(yàn)室直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的額定功率為：315kW，額定轉(zhuǎn)速為：500轉(zhuǎn)/分，空風(fēng)場(chǎng)時(shí)風(fēng)場(chǎng)湍流度低于1.0%，風(fēng)速在0 m/s-30m/s之間。試驗(yàn)的數(shù)據(jù)通過(guò)三維脈動(dòng)風(fēng)速儀、電子掃描閥系統(tǒng)、皮托管等對(duì)風(fēng)速、風(fēng)壓、湍流度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采樣頻率為330HZ，采樣長(zhǎng)度為10000。

1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皽y(cè)點(diǎn)布置

按照1：20的幾何所縮尺比來(lái)設(shè)計(jì)剛性模型，模型采用薄質(zhì)木盒來(lái)模擬面板，把測(cè)壓管布置在木盒內(nèi)的兩面，通過(guò)立柱和支架與掃描閥鏈接，立柱采用直徑為10cm的空心鋼管柱，支架采用直徑為5cm的空心鋼管柱。由于風(fēng)壓在氣流分離處產(chǎn)生明顯變化，故測(cè)點(diǎn)采用滿布對(duì)稱、邊密中疏的方式，共計(jì)432個(gè)測(cè)點(diǎn)，面板以立柱中心為對(duì)稱中心對(duì)稱布置：

1.3 數(shù)據(jù)處理

風(fēng)洞測(cè)壓試驗(yàn)所得的壓力值通常轉(zhuǎn)換為無(wú)量綱化的風(fēng)壓系數(shù)：

式中：Cpi（t）為測(cè)點(diǎn)i的風(fēng)壓系數(shù)時(shí)程，Pi（t）為測(cè)點(diǎn)i的風(fēng)壓時(shí)程，Pref為參考靜壓，ρ為空氣密度，UH為參考高度H處的平均風(fēng)速。

2 極值風(fēng)壓

2.1 極小值風(fēng)壓系數(shù)

由圖可知，板間縫隙對(duì)外面板中部區(qū)域影響較小，基本穩(wěn)定在-0.25左右?？p隙對(duì)上風(fēng)向邊緣區(qū)的極小值風(fēng)壓系數(shù)影響較小但對(duì)下風(fēng)向邊緣區(qū)影響較大。同時(shí)發(fā)現(xiàn)縫隙的存在可以降低下風(fēng)向區(qū)域極小值風(fēng)壓系數(shù)，這是由于縫隙中間有氣流通過(guò)從而降低了表面風(fēng)壓。堵縫使得上風(fēng)向極小值風(fēng)壓系數(shù)顯著增大并在40°風(fēng)向角附近達(dá)到最大值?？p隙的存在增大下風(fēng)向邊緣區(qū)域的極小值風(fēng)壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

2.2 極大值風(fēng)壓系數(shù)

由圖可知，無(wú)論縫隙存在與否下風(fēng)向邊緣區(qū)域極大值風(fēng)壓系數(shù)最大。面板1中的中部區(qū)域及上風(fēng)向區(qū)域外表面極大值風(fēng)壓系數(shù)變化趨勢(shì)基本一致，隨風(fēng)向角的增大而增大。而對(duì)于內(nèi)表面上的中部區(qū)域極大值風(fēng)壓系數(shù)均大于上風(fēng)向邊緣區(qū)域。

3 結(jié)論

（1）堵縫使得上風(fēng)向極小值風(fēng)壓系數(shù)顯著增大并在40°風(fēng)向角附近達(dá)到最大值，縫隙的存在增大下風(fēng)向邊緣區(qū)域的極小值風(fēng)壓系數(shù)，而面板中部區(qū)域基本不受縫隙的影響。

（2）當(dāng)考慮面板整體所受風(fēng)壓時(shí)，上風(fēng)向邊緣區(qū)域極大值風(fēng)壓系數(shù)明顯增大。

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