PDF《王辉第32 卷第0期应用》

背风屋面的风压随风向角与屋面坡 角增大均有先减小后增大趋势.对于 α=0° 情况,坡 角变化对屋面风压系数分布影响见图 8.

6 应用力学学报第32 卷图9给出了两种屋面坡角(β=0° 、 45° )下屋面竖 直中心剖面位置沿 L 方向的风压系数分布.由图可 知,当坡角为 0° 时,靠近迎风侧风压系数随距离增 加有减小趋势;

当距离约大于 1.0 m 时,屋面风压 的吸力不断减小.当坡面坡角为 45° 时,相对 0° 情况,风压系数的分布发生明显变化,最大负压出现 于4.0 m(近似屋脊位置)处,且在 0~4.0 m 之间, 系 数随距离 L 增加而不断减小(由正变负),位置大于 4.0 m 后,屋面负压有不断减小的趋势. (a) β=0° (b) β=45° 图9屋面竖直中心剖面位置沿 L 方向的风压系数分布 Fig.9 Wind pressure coefficient distribution along L direction at the vertical center of roof 为具体探讨坡角与风向对屋面风压的影响,图10 给出坡角与风向变化时屋面整体风荷载体型系 数的分布变化.由图可知,对于迎风屋面,当坡角 处于 0~30o 范围时,风荷载体型系数随风向角增大 而增大,最大增大 60.1%;

当坡角大于 30° 时,系 数则随着风向角的增大而减小,最大减小 101.8%. 对于任意风向,坡角增大均引起系数增大,最大增 幅为 152.2%.对于背风屋面,当屋面坡角不变且风 向角处于 0~45° 范围时,风荷载体型系数随风向角 增大大致呈减小趋势,最大减小 12.5%;

当风向角 大于 45° 时,系数随风向角增大大致呈现增大,最 大增幅为 12.2%.如屋面坡角发生变化,当坡角处 于0~30o 范围时,系数随屋面坡角的增大而减小, 最大减小 115.1%;

当坡角大于 30o 时,系数随坡角 增大而增大,最大增大 21.4%. (a) 迎风屋面(windward roof) (b) 背风屋面(leeward roof) 图10 迎风与背风屋面风荷载体型系数分布 Fig.10 Wind load shape coefficient distribution on windward and leeward roof 考虑到屋面风压分布较不均匀,为细致讨论局 部风压的分布变化规律, 图11 给出了屋面坡角与风 向变化时各分区的风荷载体型系数分布.由图可知, 对于迎风屋面,各分区变化规律与整体分布大致相 同,分区

1 的负压体型系数达到-2.0,可知当风向 角与坡角较小时,迎风屋面前缘位置的负压较大. 对于背风屋面,各分区均呈现负压,但分布变化规 律较为复杂, 靠近屋脊处分区4的总体系数(绝对值) 大于分区

5 与分区 6,因此靠近屋脊区域的风压最 为不利. (a) β=0o (b) β=15o (c) β=30o (d) β=45o (e) β=60o 图80o风向屋面风压系数分布 Fig.8 Wind pressure coefficient distribution of roof under 0o wind direction angle

7 应用力学学报第32 卷(a) 分区 1(partition 1) (b) 分区 2(partition 2) (c) 分区 3(partition 3) (d) 分区 4(partition 4) (e) 分区 5(partition 5) (f) 分区 6(partition 6) 图11 屋面各分区风荷载体型系数分布 Fig.11 Wind load shape coefficient distribution of different partitions 3.3.2 风向与坡角对立面风压影响 基于立面风压的模拟结果,深入分析风荷载分布 特性.由于迎风面受下击暴流冲击作用更为显著且风 压分布相对不均,考虑到篇幅,迎风面按整体和局部 分区进行讨论,其他立面则按整体进行讨论. 图12 为迎风面整体风荷载体型系数分布. 由图可 知,整体风荷载体型系数受风向影响较大,当风向角 增大时,系数将不断减小,且系数随坡角增大有略微 增大的趋势.考虑到迎风面是主受风面,风压值较大 且分布不均, 从分区讨论的角度, 图13 给出迎风面各 分区随坡角与风向变化时风荷载体型系数分布.图中 表明,各分区系数变化规律存在较明显差异,坡角变 化对系数影响较小,相同风向下系数随坡角增大仅呈 略微增大趋势,最大增大 10.5%.风向变化时,对于 A 分区,当风向角处于 0° ~30° 范围时,系数随风向角 增大而增大, 最大增大 48.5%, 当风向角大于 30o 时, A 分区的系数则随风向角增大不断减小,最大减小 79.8%;