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現代超高層建筑煙囪效應的實測、試驗和模擬 版權信息
- ISBN：9787030719256
- 條形碼：9787030719256 ; 978-7-03-071925-6
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
現代超高層建筑煙囪效應的實測、試驗和模擬 本書特色
該書針對國內幾棟超高層建筑進行了現場實測和數值模擬研究，分析了夏季、冬季工況，提出了相應緩解煙囪效應的措施，對未來超高層建筑的設計和電梯產品系統的研發具有較高的參考價值。
現代超高層建筑煙囪效應的實測、試驗和模擬 內容簡介
本書是作者團隊聯合日立電梯（中國）有限公司，近年來針對現代超高層建筑煙肉效應問題這一交叉科學問題研究上開展的系列工作，主要內容包括：煙鹵效應的現場實測、試驗模擬、數值模擬研究，以及基于工程案例的煙囪效應數值模擬評估和優化設計，本書供從事建筑結構風工程、建筑電梯系統等相關研究的高校教師和研究生，以及從事高層建筑設計、電梯系統設計、暖通空調設計等領域的工程技術人員參考，
現代超高層建筑煙囪效應的實測、試驗和模擬 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 超高層建筑的發展簡史 1
1.2 超高層建筑的煙囪效應問題 7
1.3 現代高層建筑煙囪效應研究現狀 12
1.3.1 理論研究 13
1.3.2 現場實測研究 14
1.3.3 試驗模擬研究 14
1.3.4 數值模擬研究 15
1.3.5 煙囪效應的緩解措施研究 18
1.4 現代高層建筑抗煙囪效應設計存在的問題 19
參考文獻 22
第2章 煙囪效應的基本原理 26
2.1 煙囪效應壓差 26
2.2 空氣滲透模型 29
2.3 中和面 30
2.4 影響因素及控制措施 33
2.5 風壓作用 34
2.5.1 自然界的風 34
2.5.2 平均風速剖面 35
2.5.3 湍流度 36
2.5.4 建筑表面風壓及風壓通風 37
2.6 風壓與煙囪效應的疊加作用 39
參考文獻 40
第3章 煙囪效應的現場實測 41
3.1 引言 41
3.2 現場實測試驗 41
3.2.1 實測建筑和氣象參數 41
3.2.2 實測參數和設備 44
3.2.3 高層住宅建筑實測試驗設計 46
3.2.4 超高層商業建筑實測試驗設計 47
3.3 高層住宅實測結果與分析 48
3.4 超高層商業建筑實測結果與分析 52
3.5 高層建筑煙囪效應壓差估算模型 57
3.5.1 數學模型 57
3.5.2 煙囪效應壓差系數 59
3.5.3 模型比較及參數物理意義 60
參考文獻 61
第4章 電梯門系統煙囪效應的試驗模擬 63
4.1 引言 63
4.2 風洞試驗簡介 64
4.3 電梯門系統煙囪效應下運動機制 65
4.3.1 電梯門系統構成 66
4.3.2 煙囪效應下電梯門系統故障分析 67
4.4 電梯門系統臺架實尺風洞試驗 69
4.4.1 試驗裝置設計 70
4.4.2 風洞試驗概況 72
4.4.3 風洞試驗結果及分析 74
4.5 電梯門系統臺架數值模擬 82
4.5.1 靜態工況模擬 83
4.5.2 動態工況模擬 84
4.6 試驗模擬與現場實測對比分析 86
4.7 應對煙囪效應的主要措施 87
參考文獻 88
第5章 煙囪效應的數值模擬 90
5.1 引言 90
5.2 多區域網絡模型法 91
5.3 模擬分析軟件CONTAM 92
5.3.1 流動路徑和模型選擇 93
5.3.2 風壓參數設置 97
5.4 通用煙囪效應分析模型 99
5.5 風壓邊界條件 100
5.5.1 風洞試驗 101
5.5.2 數值模擬 102
5.5.3 風洞試驗和數值模擬結果比較 110
5.6 模型建立及構件參數選取 112
5.7 通用模型煙囪效應模擬及參數分析 113
5.7.1 室內外溫差 114
5.7.2 電梯豎井高度 115
5.7.3 幕墻氣密性等級 117
5.7.4 大廳推拉門狀態 118
5.7.5 電梯廳前室門設置 120
5.7.6 風速和風向 123
5.8 煙囪效應緩解措施 129
參考文獻 130
第6章 模擬評估和優化設計工程案例一：東北某超高層建筑抗煙囪效應優化設計 133
6.1 引言 133
6.2 數值分析模型 134
6.2.1 分析模型 134
6.2.2 構件參數和模擬工況 135
6.3 模擬結果分析 136
6.3.1 冬季工況 136
6.3.2 夏季工況 139
6.4 優化設計 140
參考文獻 144
第7章 模擬評估和優化設計工程案例二：華南某超高層建筑煙囪效應-風壓聯合作用 145
7.1 引言 145
7.2 數值分析模型 146
7.2.1 多區域網絡模型 146
7.2.2 構件參數和模擬工況 148
7.2.3 風壓邊界條件 149
7.3 風壓與熱壓聯合作用分析 153
7.3.1 冬季工況分析 154
7.3.2 夏季工況分析 159
7.4 緩解措施 161
7.4.1 高程電梯壓差分布特性 161
7.4.2 緩解措施效果 162
參考文獻 163
彩圖
前言
第1章 緒論 1
1.1 超高層建筑的發展簡史 1
1.2 超高層建筑的煙囪效應問題 7
1.3 現代高層建筑煙囪效應研究現狀 12
1.3.1 理論研究 13
1.3.2 現場實測研究 14
1.3.3 試驗模擬研究 14
1.3.4 數值模擬研究 15
1.3.5 煙囪效應的緩解措施研究 18
1.4 現代高層建筑抗煙囪效應設計存在的問題 19
參考文獻 22
第2章 煙囪效應的基本原理 26
2.1 煙囪效應壓差 26
2.2 空氣滲透模型 29
2.3 中和面 30
2.4 影響因素及控制措施 33
2.5 風壓作用 34
2.5.1 自然界的風 34
2.5.2 平均風速剖面 35
2.5.3 湍流度 36
2.5.4 建筑表面風壓及風壓通風 37
2.6 風壓與煙囪效應的疊加作用 39
參考文獻 40
第3章 煙囪效應的現場實測 41
3.1 引言 41
3.2 現場實測試驗 41
3.2.1 實測建筑和氣象參數 41
3.2.2 實測參數和設備 44
3.2.3 高層住宅建筑實測試驗設計 46
3.2.4 超高層商業建筑實測試驗設計 47
3.3 高層住宅實測結果與分析 48
3.4 超高層商業建筑實測結果與分析 52
3.5 高層建筑煙囪效應壓差估算模型 57
3.5.1 數學模型 57
3.5.2 煙囪效應壓差系數 59
3.5.3 模型比較及參數物理意義 60
參考文獻 61
第4章 電梯門系統煙囪效應的試驗模擬 63
4.1 引言 63
4.2 風洞試驗簡介 64
4.3 電梯門系統煙囪效應下運動機制 65
4.3.1 電梯門系統構成 66
4.3.2 煙囪效應下電梯門系統故障分析 67
4.4 電梯門系統臺架實尺風洞試驗 69
4.4.1 試驗裝置設計 70
4.4.2 風洞試驗概況 72
4.4.3 風洞試驗結果及分析 74
4.5 電梯門系統臺架數值模擬 82
4.5.1 靜態工況模擬 83
4.5.2 動態工況模擬 84
4.6 試驗模擬與現場實測對比分析 86
4.7 應對煙囪效應的主要措施 87
參考文獻 88
第5章 煙囪效應的數值模擬 90
5.1 引言 90
5.2 多區域網絡模型法 91
5.3 模擬分析軟件CONTAM 92
5.3.1 流動路徑和模型選擇 93
5.3.2 風壓參數設置 97
5.4 通用煙囪效應分析模型 99
5.5 風壓邊界條件 100
5.5.1 風洞試驗 101
5.5.2 數值模擬 102
5.5.3 風洞試驗和數值模擬結果比較 110
5.6 模型建立及構件參數選取 112
5.7 通用模型煙囪效應模擬及參數分析 113
5.7.1 室內外溫差 114
5.7.2 電梯豎井高度 115
5.7.3 幕墻氣密性等級 117
5.7.4 大廳推拉門狀態 118
5.7.5 電梯廳前室門設置 120
5.7.6 風速和風向 123
5.8 煙囪效應緩解措施 129
參考文獻 130
第6章 模擬評估和優化設計工程案例一：東北某超高層建筑抗煙囪效應優化設計 133
6.1 引言 133
6.2 數值分析模型 134
6.2.1 分析模型 134
6.2.2 構件參數和模擬工況 135
6.3 模擬結果分析 136
6.3.1 冬季工況 136
6.3.2 夏季工況 139
6.4 優化設計 140
參考文獻 144
第7章 模擬評估和優化設計工程案例二：華南某超高層建筑煙囪效應-風壓聯合作用 145
7.1 引言 145
7.2 數值分析模型 146
7.2.1 多區域網絡模型 146
7.2.2 構件參數和模擬工況 148
7.2.3 風壓邊界條件 149
7.3 風壓與熱壓聯合作用分析 153
7.3.1 冬季工況分析 154
7.3.2 夏季工況分析 159
7.4 緩解措施 161
7.4.1 高程電梯壓差分布特性 161
7.4.2 緩解措施效果 162
參考文獻 163
彩圖
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現代超高層建筑煙囪效應的實測、試驗和模擬 節選
第1章 緒論 1.1 超高層建筑的發展簡史 超高層建筑是工業化和城市現代化的產物，它伴隨著19世紀工業革命而誕生，在21世紀前后發展和繁榮。 世界上公認的**座“摩天大樓”是美國芝加哥的家庭保險大廈（12層，高55 m，1890年建成，圖1-1）。其意義并非在高度上，而在于首次采用了鑄鐵梁柱結構體系，這使得建筑更高而不用增加墻厚，為高層建筑所使用的框架體系奠定了基礎[1]。此后僅10年內，在芝加哥和紐約就相繼出現了30棟類似的高層建筑。隨后，一方面，高層建筑技術取得巨大的進步，平面設計逐步演化出標準層與交通核心體的基本空間模式；另一方面，安全電梯與鋼結構的結合使用對高層建筑的發展起了很大的推動作用，建筑開始在垂直高度上競相攀升[2]。 圖1-1 家庭保險大廈[3] 圖1-2 帝國大廈[4] 20世紀30年代出現了高層建筑發展的**個高潮。1931年建成的紐約帝國大廈（圖1-2）高達381 m、102層，保持了世界*高建筑紀錄達41年之久。該建筑在結構體系上采用框架支撐體系，在電梯井縱橫方向上設置了支撐，采用鉚接連接，在鋼框架中填充墻體來共同承受橫向作用。 第二次世界大戰后到20世紀70年代，世界各地逐步進行戰后重建，鋼結構焊接技術和高強螺栓的廣泛應用，使得高層建筑有了新的進展。結構大師Fazler Khan在60年代創新性地提出了框筒體系，為超高層建筑提供了新的理想結構形式，芝加哥西爾斯大廈（443 m，圖1-3）和約翰 漢考克中心（344 m，圖1-4）等一批100層以上的超高層建筑相繼落成，成為那個時期*有代表性的建筑，并至今位居世界*高建筑的前列。 圖1-3 西爾斯大廈[5] 圖1-4 約翰 漢考克中心[5] 此后，隨著建筑高度的不斷增加，超高層建筑結構抗側力體系成為決定超高層建筑結構是否合理和經濟的關鍵[6]，傳統的框筒體系已不再滿足建筑結構抗側力體系的效率要求，因而逐步向框架核心筒 + 伸臂桁架、巨型結構、桁架支撐筒、筒中筒、框架-阻尼框筒[7]等結構體系轉變，還衍生出了交叉網格筒、米歇爾（Michell）桁架筒及鋼板剪力墻等新型結構體系，并進化出了多種體系雜交混合使用的結構體系[8]。結構體系呈現主要抗側力構件周邊化、支撐化、巨型化和立體化的特點。現代超高層建筑常用的結構體系如圖1-5所示。 圖1-5 現代超高層建筑常用結構體系[9] 自20世紀30年代以來，隨著我國大規模工業建設和經濟增長，高層建筑飛躍發展。30年代，在上海等沿海城市建設了一定數量的高層建筑，形成了上海外灘等高層建筑群。其中*具代表性的當屬1934 年落成的上海國際飯店（24 層，高83.8 m，圖1-6），此建筑為鋼結構高層建筑，采用鋼筋混凝土樓板，曾享“遠東**高樓”之稱。 圖1-6 上海國際飯店[10] 20世紀50年代，北京建成了幾幢鋼筋混凝土高層公共建筑，如民族飯店（12層，高47.7 m，圖1-7）、民族文化宮（13層，67 m）。60年代，我國建成了廣州賓館（27層，86.51 m）。70年代，北京、上海建成了一批鋼筋混凝土框架-剪力墻結構住宅（12～16層）。1974年建成了北京飯店（19層，約80m，圖1-8），使我國地震區高層建筑突破了80 m。1975年，廣州建成了白云賓館（34層，114 m，圖1-9），標志著我國商業建筑開始突破100 m。 圖1-7 民族飯店[11] 圖1-8 北京飯店[12] 圖1-9 廣州白云賓館 20世紀80～90年代是我國高層建筑發展的興盛時期，北京、廣州、深圳、上海等30多個大中城市建造了一批高層建筑。值得一提的是，當時在北京、上海等地建設了一批高度在20層以下、鋼筋混凝土剪力墻結構的高層住宅，采取了預制與現澆相結合的結構方案，代表性工程有北京前門大街住宅及上海漕溪北路住宅。另外，80年代初在深圳等經濟特區及沿海主要城市建成了一批標準較高的高層建筑，其中具代表性的有深圳國貿大廈（53層，160 m，圖1-10）、廣州白天鵝賓館（28層，高99 m，圖1-11）、上海聯誼大廈（30層，高107 m，圖1-12）等，這些項目基本由國內設計師主創。 圖1-10 深圳國貿大廈[13] 圖1-11 廣州白天鵝賓館 圖1-12 上海聯誼大廈[13] 進入21世紀以來，隨著高層建筑結構設計、抗震和抗風及可持續發展等方面的日漸完善，我國高層建筑的發展進入了一個新的階段，地域分布進一步拓展。除經濟發達的一線城市及環渤海、長江三角洲、珠江三角洲地區之外，很多二、三線城市也開始大量規劃與建造高層和超高層建筑，其中有代表性的有武漢、合肥、重慶、成都、西安、沈陽等城市[14]。近年來，我國建筑高度屢創新高，例如，在上海、深圳、天津3座城市，建設了3棟600 m級的超高層建筑，分別是上海中心大廈（632 m，圖1-13）、深圳平安金融中心（599 m，圖1-14），以及天津高銀金融117大廈（597 m，圖1-15）。 圖1-13 上海中心大廈[15] 圖1-14 深圳平安金融中心[16] 圖1-15 天津高銀金融117大廈[17] 當前對超高層建筑的定義，國內外略有不同。我國《民用建筑設計統一標準》（GB 50352—2019）[18]規定：建筑高度大于100 m為超高層建筑。世界高層建筑與都市人居協會（CTBUH）則將300 m以上的建筑定位為超高層建筑（supertall buildings），600 m以上的建筑為超級高層建筑或超級摩天大樓（megatall buildings）。 截至2021年，全球共建成的300 m以上超高層建筑有115棟，其中600 m以上超級高層建筑有3棟，分別是哈利法塔（162層，高828 m，2010年建成）、上海中心大廈（128層，高632 m，2015年建成）及麥加皇家鐘樓（120層，高601 m，2012年建成），如圖1-16所示。 根據CTBUH統計 ，我國是當前世界上建成和在建超高層建筑*多的國家；按高度排列，全球已建成的前100棟超高層建筑中，有53棟在中國；在建的前100棟超高層建筑中，我國有78棟，位居全球**。 超高層建筑數量和高度的不斷突破，反映了我國超高層建筑建造技術已達到國際先進水平，一些建成項目如CCTV新臺址大廈、深圳平安金融中心、上海中心大廈等，近年還被CTBUH評為世界*佳高層建筑。
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