如果阵风共鸣在风荷载作用下引起的变形增量不超过10%,则通常情况下认为该建筑结构不容易出现振动[2]。 在这种情况下随时间变化的风作用可以称为静力等效荷载。
假设风流中的湍流相对于建筑物的尺寸非常大,使用RWIND Simulation根据“准静态方法”或阵风概念[3]计算建筑物结构上的压力p静分布。 []。
整个阵风' s期间[3]内的湍流速度波动,我们假设在分析模型周围为稳定流场。 由入流湍流引起的模型表面压力波动在特定时间段t内为固定状态。 因此,该涨落在模型面上的遵循时间平均压力系数cp,new。
在模型面上的风压Δp(t)只取决于入口速度v(t)。
ρ | 空气密度 |
eqv | 入口速度 |
Cp,mean | 时均压力系数 |
t | 时间 |
入口速度矢量v(t)为:
v(t)²=(vx,平均值+ vx,涨落(t))² + vy,涨落(t)² + vz,涨落(t)²
如果对平方项的贡献很小,则得出入口速度矢量v(t)的有效值:
v(t)²= vx,平均值² + 2⋅vx, mean⋅vx,涨落(t)
如果在风荷载压力公式中使用有效入口速度,则会得出:
Δp(t)= 1/2∙ρ⋅vx,均值²[1 +(2⋅vx,涨落(t))/vx,mean ]⋅cp,平均值
由该变换可以得出,风压Δp(t)的变化仅取决于风速vx的变化,在主进风方向x上的变化(t)。
如果用时速变化幅度vx,涨落(t)用最大出现的速度涨落vx,flu涨落,max替代,那么时间可变性将从系统中删除。
如果将 vx,fluctuation,max/vx,mean视为湍流强度 Iv (z) 的倍数 g,则
δeqv |
平均风速的标准差v平均
|
v均值(z) | 平均速度视海拔高度而定 |
[SCHOOL.ZIP] | 距离地面的高度 |
您可以在方括号中将该术语称为阵风系数G(z)。 添加到公式中:
ρ | 空气密度 |
v均值 | 平均进风速度 |
则G(z) | 阵风系数随海拔高度而变化 |
Cp,mean | 时均压力系数 |
值:
g | 定义阵风持续时间的系数 |
iv [z] | 湍流强度随高度的变化 |
[SCHOOL.ZIP] | 距离地面的高度 |
例如在EN 1991-1-4中使用系数g描述阵风持续时间3.5。
RWIND仿真计算取决于入口速度vX(z)的使用SIMPLEC算法RANS方程的固定溶液的装置中的模型表面上的压p平均值的平均值。 由于压力系数cp,mean的均值是基于确定的平均压力值p均值与屋顶高度q(屋顶高)上未扰动峰值风压之间的比值,
cp,mean = p平均值/q(屋顶的高度)
可以根据阵风概念[1],使用由峰值风速压力q(z)给出的入口速度在整个高度上的值来确定公称风荷载。
v(z)=√(2⋅q(z)/ρ)
该风速因此包括平均风速vmean和最大波动分量v波动。 在这种情况下,入流湍流强度可以在整个高度方向上恒定地设置为非常小的值5%[4]。
当考虑力作用在整个建筑或大表面积上时,该方法提供了一个非常近似于自然风荷载的方法[3]。 其原因是通过均值掩盖的较小的湍流作用只在部分区域起作用,并且由于力值的全局积分所以没有显着的作用。
此外,该概念对有额流的小部分区域也有很好的反应,因为在峰值风速曲线中已经很好地记录了有效压力波动[3]。
相反,对于具有流动分离的面(侧壁和后壁),该系统与实际的收敛性较差。 尤其是在这些区域,通过使用阵风概念进行平均的“建筑湍流”的作用大于入口速度曲线中所包含的入流湍流的作用。