低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種低矮建筑屋面風(fēng)荷載抑制方法，尤其是涉及一種低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[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(yè)及公共建筑等。低矮建筑由于其自身的形態(tài)特點(diǎn)，大多處于大氣邊界層的底部，此區(qū)域內(nèi)風(fēng)速變化大且湍流度較高，風(fēng)荷載已成為該類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制荷載之一。多次災(zāi)害調(diào)查表明，低矮建筑的破壞通常始于屋蓋迎風(fēng)角、迎風(fēng)前緣附近，雖然這些流動分離區(qū)占屋面的整體面積較小，但作用于其上的強(qiáng)風(fēng)吸力卻是整個屋面上的最大。這是因?yàn)樵谏鲜鰠^(qū)域內(nèi)，旋渦作用尤其顯著，一旦旋渦誘導(dǎo)下的風(fēng)吸力超過屋蓋自身的承載力，迎風(fēng)角和迎風(fēng)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(fēng)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(qiáng)風(fēng)吸力的措施，以提高低矮建筑的抗風(fēng)安全性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種構(gòu)造簡單、效果顯著、性能穩(wěn)定、節(jié)約工程造價的低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制裝置，主要用于抑制低矮建筑屋面旋渦誘導(dǎo)產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)吸力，以減小風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)安全性。
[0005]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]—種低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制裝置，用于減小旋渦誘導(dǎo)下低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)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(fēng)速儀，用于測量實(shí)時風(fēng)速；
[0009]伺服控制器，與風(fēng)速儀連接，用于根據(jù)所述實(shí)時風(fēng)速發(fā)出控制指令；
[0010]驅(qū)動電機(jī)，分別連接伺服控制器和擾流板支架，根據(jù)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制；
[0011 ] 外接電源，分別連接風(fēng)速儀和驅(qū)動電機(jī)，進(jìn)行供電。
[0012]所述流線型擾流板組件包括:
[0013]流線型擾流板，設(shè)置于低矮建筑屋面迎風(fēng)邊緣處，所述風(fēng)速儀位于流線型擾流板組件的下方；
[0014]中心轉(zhuǎn)軸，位于流線型擾流板內(nèi)，并靠近流線型擾流板外側(cè)迎風(fēng)面偏心設(shè)置；
[0015]所述流線型擾流板繞中心轉(zhuǎn)軸在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0016]所述擾流板支架一端與屋面固定連接，另一端設(shè)有環(huán)形套筒，該環(huán)形套筒與所述中心轉(zhuǎn)軸同心裝配，流線型擾流板組件可繞中心轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
[0017]所述擾流板支架與設(shè)置在屋面上的預(yù)埋錨栓連接或者與預(yù)埋鋼板焊接。
[0018]所述驅(qū)動電機(jī)固定設(shè)置于流線型擾流板內(nèi)部，并與環(huán)形套筒傳動連接。
[0019]所述擾流板支架和驅(qū)動電機(jī)根據(jù)屋面迎風(fēng)邊緣長度均設(shè)置多個。
[0020]所述流線型擾流板為長條形薄壁結(jié)構(gòu)，橫斷面呈流線型，其迎風(fēng)端的厚度大于背風(fēng)端的厚度，且迎風(fēng)端的高程大于背風(fēng)端的高程。
[0021]所述中心轉(zhuǎn)軸至流線型擾流板的背風(fēng)端的距離1^與中心轉(zhuǎn)軸離屋面高度H間的關(guān)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(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0025]I)本實(shí)用新型在低矮建筑迎風(fēng)前緣部位設(shè)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(jìn)入迎風(fēng)前緣的旋渦，破壞旋渦內(nèi)部的輸入與輸出平衡即真空狀態(tài)；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(huán)流的形成。綜合作用下，旋渦的穩(wěn)定形態(tài)被破壞，其誘導(dǎo)下的風(fēng)吸力將大幅減小。
[0026]2) 一般工程設(shè)計中，通常采用增大低矮建筑分離區(qū)內(nèi)的設(shè)計風(fēng)荷載和結(jié)構(gòu)設(shè)計強(qiáng)度來確保分離區(qū)的抗風(fēng)安全性，這無疑將增加工程造價。相比而言，本實(shí)用新型設(shè)置的流線型擾流板以“來流”破壞“旋渦”，僅通過引導(dǎo)來流運(yùn)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(fēng)吸力。這種做法顯著節(jié)約了工程造價，提高了此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)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(jù)大量算例，本實(shí)用新型可建立基本控制參數(shù)(如擾流板外形參數(shù)、與水平線夾角、離屋面高度、突出屋面長度、風(fēng)速區(qū)間等)與屋面風(fēng)壓系數(shù)之間的量化關(guān)系，為動態(tài)調(diào)整擾流板與水平線夾角提供依據(jù)，以達(dá)到在不同風(fēng)速區(qū)間內(nèi)的綜合最優(yōu)控制角度，減小屋面風(fēng)荷載，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)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(shè)置擾流板后低矮建筑屋面旋渦示意圖；
[0030]圖3是本實(shí)用新型實(shí)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(wǎng)格不意圖；
[0032]圖5是未設(shè)置擾流板的屋面流線分布示意圖；
[0033]圖6是設(shè)置擾流板后屋面流線分布示意圖；
[0034]圖7是設(shè)置擾流板前后屋面風(fēng)壓系數(shù)對比曲線示意圖；
[0035]圖8是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖9是本實(shí)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(shí)用新型采用的流線型擾流板典型橫斷面。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0041]如圖8?圖11所示，一種低矮建筑屋面強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制裝置，基于低矮建筑屋面旋渦的形成機(jī)制，構(gòu)造可動態(tài)調(diào)整的擾流板，用于破壞旋渦的形成，進(jìn)而減小旋渦作用區(qū)內(nèi)的強(qiáng)風(fēng)吸力，提高屋面結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)安全性。該裝置包括流線型擾流板組件1、風(fēng)速儀2、伺服控制器3、驅(qū)動電機(jī)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(fēng)速儀2布置在靠近低矮建筑屋面與側(cè)墻交線處，用于測量實(shí)時風(fēng)速；伺服控制器3與風(fēng)速儀2連接，用于根據(jù)所述實(shí)時風(fēng)速發(fā)出控制指令，直接控制驅(qū)動電機(jī)5的轉(zhuǎn)動角度；驅(qū)動電機(jī)5分別連接伺服控制器3和擾流板支架4，根據(jù)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)吸力動態(tài)抑制，外接電源6分別連接風(fēng)速儀2和驅(qū)動電機(jī)5，進(jìn)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(zhuǎn)軸1-2，流線型擾流板1-1傾角可動態(tài)變化，設(shè)置于低矮建筑屋面迎風(fēng)邊緣處(低矮建筑屋面與側(cè)墻交線處)，中心轉(zhuǎn)軸1-2位于流線型擾流板1-1內(nèi)，并靠近流線型擾流板1-1外側(cè)迎風(fēng)面偏心設(shè)置；流線型擾流板1-1繞中心轉(zhuǎn)軸1-2在設(shè)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0043]擾流板支架4 一端與屋面固定連接(采用錨栓或預(yù)埋鋼板焊接)，另一端設(shè)有環(huán)形套筒