楊明學(xué) 陳旭 楚劍 楊康輝

摘要：風(fēng)洞項(xiàng)目涉及系統(tǒng)寬、特殊工藝條件多、指標(biāo)精度高、綜合管線分門別類、建筑體量龐大等特點(diǎn)，較常規(guī)工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)復(fù)雜。設(shè)計(jì)者需把握設(shè)計(jì)重點(diǎn)要害，把住設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，持續(xù)提高設(shè)計(jì)綜合素質(zhì)。

Abstract：The wind tunnel project involves the characteristics of wide system， many special process conditions， high index accuracy， integrated pipeline classification and large building volume， which is more complex than conventional industrial and civil building design. The designer needs to grasp the key points of the design， hold the key links of the design， read to improve the overall quality of the design.

關(guān)鍵詞：風(fēng)洞;工藝條件;內(nèi)型面;同軸度

Key words：Wind tunnel;? Process conditions;? The internal surface;? Alignment

引言

人類進(jìn)入太空空間開發(fā)新時(shí)期，空氣動(dòng)力學(xué)是目前世界科學(xué)領(lǐng)域最為活躍、最有發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)科之一。世界上航空航天技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家都建立有種類齊全、速度銜接、尺寸配套、用途廣泛的風(fēng)洞設(shè)施群。為強(qiáng)國(guó)強(qiáng)軍富民，總結(jié)風(fēng)洞設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高風(fēng)洞設(shè)計(jì)能力迫在眉睫。

1 精細(xì)研究，把牢風(fēng)洞特殊工藝條件關(guān)

風(fēng)洞項(xiàng)目建筑工程工藝條件與常規(guī)工業(yè)與民用建筑差異大，具有特殊工藝條件多，工藝指標(biāo)精度高，專業(yè)系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)挼忍攸c(diǎn)。啟動(dòng)設(shè)計(jì)任務(wù)前，設(shè)計(jì)者務(wù)必要花費(fèi)大力氣，吃透風(fēng)洞工程特殊工藝條件要求。

1.1首要任務(wù)，理清風(fēng)洞洞體內(nèi)部型面特殊工藝條件

流場(chǎng)性能是影響風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性的重要因素，良好的風(fēng)洞流場(chǎng)品質(zhì)能夠提供高精度的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，而風(fēng)洞洞體內(nèi)型面指標(biāo)的精確控制是確保優(yōu)質(zhì)流暢品質(zhì)的重要因素。設(shè)計(jì)者首要任務(wù)：一是根據(jù)流速范疇理清洞體內(nèi)部型面特殊工藝條件。低速、高速、超高速、高超速等各類型風(fēng)洞洞體內(nèi)型面均有各自精度指標(biāo)。一般而言，風(fēng)洞內(nèi)型面指標(biāo)均超同結(jié)構(gòu)體系現(xiàn)行國(guó)家常規(guī)工業(yè)與民用建筑、構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及驗(yàn)收指標(biāo)精度標(biāo)準(zhǔn)。 二是根據(jù)風(fēng)洞專用驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)理清內(nèi)型面指標(biāo)內(nèi)涵。軍標(biāo)風(fēng)洞專用規(guī)范中對(duì)內(nèi)型面專業(yè)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行了涵義解釋，如同軸度、階差、表面粗糙度、位置度、平均水平面等指標(biāo)。設(shè)計(jì)者應(yīng)熟練掌握各類指標(biāo)的具體含義。三是對(duì)照現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)理清風(fēng)洞內(nèi)部型面指標(biāo)差異。對(duì)照擬建風(fēng)洞專用工藝條件，理清哪些屬于國(guó)標(biāo)中沒(méi)有規(guī)定的指標(biāo)，理清同類型具體指標(biāo)超差具體程度。

1.2至關(guān)重要，理透風(fēng)洞洞體部段特殊工藝條件要求

直流式、回流式風(fēng)洞均由若干不同部段構(gòu)成，不同部段均有各自部段指標(biāo)，又有對(duì)接整體指標(biāo)。設(shè)計(jì)者應(yīng)吃透部段特殊工藝條件。一是理透洞體不同部段各自功能作用。掌握部段基本功能作用很有必要，以常規(guī)低速回流式洞體為例，基本組成有試驗(yàn)段、第一擴(kuò)散段、四個(gè)拐角段、風(fēng)扇段、第二擴(kuò)散段、穩(wěn)定段等基本部段，設(shè)計(jì)者首先掌握各部段基本功能，為后續(xù)開展設(shè)計(jì)深入工作十分重要。二是理透洞體不同部段各自型面指標(biāo)精度差異。以控制洞體型面精度的主要指標(biāo)同軸度、位置度公差為例，風(fēng)洞越靠近試驗(yàn)段前、后的部段精度要求越高，如某大型低速現(xiàn)澆混凝土洞體穩(wěn)定段、試驗(yàn)段、第一擴(kuò)散段同軸度精度值達(dá)3mm以內(nèi)，位置度公差控制在5/萬(wàn)分以內(nèi)，漸變雙曲線收縮段型面與理論偏差基本在2‰以內(nèi)。遠(yuǎn)離試驗(yàn)段的部段精度會(huì)有差異，精度稍會(huì)適當(dāng)降低一些。設(shè)計(jì)者應(yīng)對(duì)洞體部段指標(biāo)逐一分析，做到心中有底數(shù)。

1.3全面梳理，理全風(fēng)洞工程系統(tǒng)所屬特殊工藝條件

風(fēng)洞項(xiàng)目設(shè)計(jì)牽涉系統(tǒng)面寬，按系統(tǒng)主要分為：氣動(dòng)系統(tǒng)、洞體機(jī)械、動(dòng)力、測(cè)量、冷卻、供配氣、試驗(yàn)裝置、建筑工程等主要系統(tǒng)，涵蓋專業(yè)面達(dá)幾十個(gè)。開展風(fēng)洞設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)各系統(tǒng)提出的系統(tǒng)專業(yè)特殊工藝條件進(jìn)行分類消化。如氣動(dòng)系統(tǒng)中壓力脈動(dòng)條件;測(cè)量系統(tǒng)中的溫度、壓力、濕度、速度等傳感器測(cè)量工藝條件;消聲室尖劈特殊工藝布置;抗電防護(hù)磁房間的屏蔽條件等等。必須深入研究，深入理解，把握準(zhǔn)確，為后續(xù)設(shè)計(jì)做好技術(shù)鋪墊。

2 精心規(guī)劃，把好風(fēng)洞總體建筑布局關(guān)

風(fēng)洞總體建筑布局是業(yè)主關(guān)心的重大技術(shù)方案，是設(shè)計(jì)總體定點(diǎn)、定位、定向、定總等技術(shù)問(wèn)題，十分關(guān)鍵。必須精心規(guī)劃，設(shè)計(jì)者重點(diǎn)從四個(gè)方面入手。

2.1緊盯工藝，做好風(fēng)洞總體建筑布局

牢固樹理“核心意識(shí)”。毫無(wú)疑問(wèn)，風(fēng)洞核心工藝條件就是這個(gè)“核心”，總體建筑布局就應(yīng)該圍繞這個(gè)核心來(lái)展開設(shè)計(jì)。總體布局中常見的場(chǎng)地水平布置、豎向布置、土石方平衡、工藝管線走向、人員出入、設(shè)備運(yùn)輸路線、試驗(yàn)研究場(chǎng)所、配套保障用房布設(shè)等重大技術(shù)總體問(wèn)題，都必須服從和服務(wù)于“核心工藝條件”，以更加符合、更加科學(xué)、更加貼近核心工藝條件為方案統(tǒng)攬。

2.2高瞻遠(yuǎn)矚，做好風(fēng)洞總體建筑布局

牢固樹理“大局意識(shí)”。設(shè)計(jì)者應(yīng)胸懷高瞻遠(yuǎn)矚、立足現(xiàn)有、兼顧發(fā)展的大局理念?？傮w布局方案不僅要滿足當(dāng)前需求，當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)力條件，還應(yīng)考慮隨著未來(lái)社會(huì)條件變化，未來(lái)技術(shù)拓展，設(shè)備設(shè)施更新?lián)Q代、維護(hù)改造升級(jí)等變化因素，做到超前規(guī)劃、高起點(diǎn)規(guī)劃，便于時(shí)代發(fā)展更新提升改建。

2.3密洽業(yè)主，做好風(fēng)洞總體建筑布局

牢固樹理“看齊意識(shí)”。設(shè)計(jì)者應(yīng)清醒認(rèn)識(shí)到，設(shè)計(jì)工作應(yīng)最大限度的貼近業(yè)主的基本意圖為工作方向，尊重業(yè)主對(duì)總體布局設(shè)計(jì)提出的整體思路為出發(fā)點(diǎn)。設(shè)計(jì)者不能脫離業(yè)主愿望、閉門造車、以自我為中心。否則，自我認(rèn)為再理想的總體設(shè)計(jì)都是空洞的，是得不到業(yè)主支持通過(guò)的無(wú)用方案。

2.4堅(jiān)守規(guī)范，做好風(fēng)洞總體建筑布局

牢固樹理“規(guī)范意識(shí)”。設(shè)計(jì)者應(yīng)始終堅(jiān)持底線思維，禁區(qū)觀念。法律文件、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)者必須遵從的法寶。凡是違背法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制條文規(guī)定的要求一律不得突破，這是設(shè)計(jì)者的紅線，千萬(wàn)不能逾越，堅(jiān)決做到依法設(shè)計(jì)，這是職業(yè)操守。

3 精準(zhǔn)施策，把優(yōu)風(fēng)洞地基基礎(chǔ)方案關(guān)

地基基礎(chǔ)沉降及不均勻沉降直接關(guān)乎洞體上部結(jié)構(gòu)同軸度、型面、階差等指標(biāo)精度控制，同時(shí)試驗(yàn)氣流振動(dòng)原因會(huì)帶來(lái)基礎(chǔ)特殊變形要求。為此，地基基礎(chǔ)是風(fēng)洞工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

3.1重視源頭，工程地質(zhì)勘察務(wù)求精準(zhǔn)

工程地質(zhì)勘察是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的前置條件，風(fēng)洞工程地質(zhì)勘察務(wù)求準(zhǔn)確。風(fēng)洞應(yīng)其特殊性，洞體區(qū)域勘探孔間距應(yīng)加密布設(shè)，勘探孔進(jìn)入完整土層、基巖深度符合規(guī)范允許要求。堅(jiān)決做到“四個(gè)準(zhǔn)確查明”。

1.準(zhǔn)確查明地層巖性。對(duì)擬建風(fēng)洞項(xiàng)目場(chǎng)地各地層巖性、地層厚度及分布特征，相關(guān)巖土物理力學(xué)參數(shù)等應(yīng)勘察精準(zhǔn)，提供準(zhǔn)確報(bào)告。

2.準(zhǔn)確查明地層水情。對(duì)場(chǎng)地區(qū)域地下水類型、水位埋藏情況、水的滲透性及地下水季節(jié)性變化幅度情況應(yīng)準(zhǔn)確查明;并判別地下水及土對(duì)混凝土及混凝土中鋼筋有無(wú)腐蝕性情況。

3.查明不良地質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)擬建風(fēng)洞場(chǎng)地內(nèi)有無(wú)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的軟弱土層、溶洞、熔巖、井坑等不良地質(zhì)現(xiàn)象及其分布應(yīng)，并提供不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治措施科學(xué)建議。

4.查明場(chǎng)地地震效應(yīng)。查明并判定擬建風(fēng)洞場(chǎng)地及、地基的地震效應(yīng)。并對(duì)地基、基礎(chǔ)方案、基坑支護(hù)等提出合理化建議。

3.2因地制宜，重視當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)經(jīng)驗(yàn)做法

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)按照因地制宜、因勢(shì)利導(dǎo)原則是很有必要的。我國(guó)幅員遼闊，東西南北地質(zhì)變化大，氣候、水文差異明顯。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐C合條件，各地區(qū)對(duì)建筑設(shè)計(jì)都積累了自身獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)常規(guī)方法，這些經(jīng)過(guò)成百千年歷史沉淀總結(jié)的、行之有效的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)做法，設(shè)計(jì)者應(yīng)充分借鑒、充分吸收，結(jié)合擬建風(fēng)洞特點(diǎn)，加以深化利用。譬如就樁基形式而言，四川盆地、貴州、云南地區(qū)多用人孔挖孔端承型樁基礎(chǔ);上海、江浙地區(qū)多用摩擦型樁基礎(chǔ);甘肅、山西、黃土高原地區(qū)多用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。

3.3對(duì)比優(yōu)化，迭代推進(jìn)地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是經(jīng)過(guò)反復(fù)醞釀、持續(xù)推進(jìn)、不斷迭代、對(duì)比優(yōu)化的漸進(jìn)過(guò)程。這些不斷演進(jìn)的過(guò)程必不可少、必不可省。甚至需要優(yōu)化、優(yōu)化、再優(yōu)化，譬如：我部某大型風(fēng)洞基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，經(jīng)充分考察、載荷計(jì)算，在地基基礎(chǔ)可研、初設(shè)、施工圖階段，均確定沿用多年來(lái)一直使用的Φ800mm直徑人工挖孔樁方法是合理的。但是，施工單位進(jìn)場(chǎng)后，作業(yè)工人普遍身材高大、膀大腰圓，原設(shè)計(jì)樁基Φ800m孔徑對(duì)這批工人來(lái)講，是明顯偏小的，必須擴(kuò)大樁直徑，創(chuàng)造大空間供工人地下開挖作業(yè)。為此，我們協(xié)商原設(shè)計(jì)單位，修改原設(shè)計(jì)做法，擴(kuò)大樁直徑至Φ1000mm，就是迭代優(yōu)化的典型案例。

4 精挑細(xì)選，把住風(fēng)洞主要材料設(shè)計(jì)關(guān)

建筑材料關(guān)系建筑外部立面效果、內(nèi)部環(huán)境安全、耐久性能，關(guān)聯(lián)工程投資成本等問(wèn)題，是設(shè)計(jì)應(yīng)把住的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。

4.1適應(yīng)風(fēng)格，選擇節(jié)能環(huán)保綠色材料

選擇建筑材料應(yīng)遵循“適應(yīng)建筑風(fēng)格，適宜建筑功能” 原則。應(yīng)優(yōu)選節(jié)能型、環(huán)保型建筑材料，材料顏色與建筑風(fēng)格統(tǒng)一，與周圍環(huán)境和諧。色彩可以是使人產(chǎn)生距離差異、心里差異。材料越偏紅越有突出背景向前感，距離突出感排列為紅>黃>橙>紫>綠>青;暖色材料給人柔和感，冷色給人莊重堅(jiān)實(shí)感，中性色給人時(shí)尚活潑感。

4.2適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家明令淘汰材料禁用

選擇建筑材料應(yīng)遵循國(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家明令禁止和落后淘汰的材料不得選擇使用，這是設(shè)計(jì)者堅(jiān)持的底線原則。

4.3適應(yīng)經(jīng)費(fèi)，不宜超設(shè)計(jì)概算選材料

選擇建筑材料還必須把投資經(jīng)費(fèi)作為選材的重要參考依據(jù)，風(fēng)洞建筑以美觀大方、檔次適度為宜，風(fēng)洞保障用房更應(yīng)樹立節(jié)儉觀念，特別是應(yīng)守住投資經(jīng)費(fèi)盤子，選材不超設(shè)計(jì)概算經(jīng)費(fèi)。

5 精益求精，把緊風(fēng)洞施工圖紙?jiān)u審關(guān)

經(jīng)評(píng)審后的正式施工圖是招投標(biāo)工程量清單計(jì)量計(jì)價(jià)、工程施工建設(shè)的依據(jù)文件，把緊開工前的最后一道設(shè)計(jì)關(guān)口質(zhì)量特別重要。

5.1強(qiáng)化工藝審查，提交業(yè)主各系統(tǒng)審查工藝圖

設(shè)計(jì)者完成風(fēng)洞項(xiàng)目白圖設(shè)計(jì)后，應(yīng)盡早提交業(yè)主開展圖紙審查，重點(diǎn)是對(duì)工藝性問(wèn)題進(jìn)行復(fù)核性審查。逐一核查設(shè)計(jì)圖紙是否響應(yīng)業(yè)主提出的工藝條件，各系統(tǒng)有無(wú)遺漏、錯(cuò)誤。

5.2強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)審查，提交專業(yè)資質(zhì)公司全面審查

業(yè)主完成工藝審查后，返原設(shè)計(jì)單位完善修改后，應(yīng)提交有國(guó)家法定資質(zhì)的專業(yè)公司開展施工圖審查。重點(diǎn)是從國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)角度，核查是否有違背法規(guī)要求、特別是違反強(qiáng)制性條文的問(wèn)題，并出具最終書面審查報(bào)告。

5.3重視審查記錄，落實(shí)圖紙審查問(wèn)題修改完善

設(shè)計(jì)單位應(yīng)高度重視兩輪圖紙審查提出的問(wèn)題，指定專人負(fù)責(zé)圖紙問(wèn)題記錄、收集、整理、督導(dǎo)落實(shí)圖紙的完善修改工作。最終提交完整的、合格的、簽字蓋章正式藍(lán)圖文件。

參考文獻(xiàn)：

[1]程開甲，李元正，低速風(fēng)洞試驗(yàn) [M] ，中國(guó)， 2002.1-2.

（作者單位：中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心）