超高层建筑烟囱效应的现场实测、风洞试验与数值模拟研究

发布时间：2020-10-31 19:49

　　 超高层建筑的烟囱效应是指在建成建筑中、在特定的季节发生的一种非受控室内外空气渗透现象,主要和室内外温差、电梯井道高度、建筑构件的渗透特性及风压作用有关。它是当前超高层建筑都普遍面临的技术难题,不仅和建筑设计有关,而且涉及电梯产品设计,是建筑科学领域中的一个交叉学科难题。强烟囱效应将导致电梯关闭故障、气动噪声超标、能源浪费。当前对这一跨学科问题的研究远滞后于建筑速度。本文综合采用现场实测、风洞试验和数值模拟研究手段,并结合工程实践,系统开展了超高层建筑烟囱效应系列研究,内容包括:1)通过实测获得不同地域五栋超高层商业建筑强在烟囱效应作用下电梯门压差高度分布规律,基于经典模型,建议了估算高层建筑烟囱效应极值压差估算公式。2)基于风压模拟热压的新思路,设计了全尺寸电梯门风洞试验,在大气边界层风洞中成功再现了实测电梯门因烟囱效应导致故障现象;测试了不同风速作用下的电梯门受力工况,获得了试验电梯门关闭故障失效阈值;并测试了提高电梯门承压阈值的技术措施。3)基于多区域网络模型计算软件CONTAM的计算原理与数学模型,并在现场实测经验上进行合理假设与简化,编制了相应计算程序,实现了具有一定实用性的模拟和评估超高层建筑烟囱效应的数值模拟方法;用该数值模拟方法对长沙国金中心主塔楼进行数值分析,与实测数据对比验证其准确性;对数值建模参数讨论得出,数值模拟结果的准确性主要与发生强烟囱效应的电梯所在的主要流通路径上的渗透系数取值密切相关。4)以长沙国金中心主塔楼为工程案例,进行了强烟囱效应缓解方案的研究和探讨,包括提高首层大厅气密性、打开中间楼层电梯门、井道顶部开孔等措施对缓解电梯极值压差的影响,为该建筑未来可能的改建措施提供参考。本文的研究对今后完善超高层建筑研究效应的评估、优化设计,以及未来完善有关设计标准具有一定的参考价值。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU973
【部分图文】：

第一章 绪论第一章 绪论 引言我国是目前世界上建成和在建超高层建筑最多的国家。根据世界高层建筑与都会（CouncilonTallBuildingsandUrbanHabitat， CTBUH）统计，2018 年中国200米以上建筑（图1-1）；全球前100座建成和在建的超高层建筑（平均高度4有 55 栋是在中国（包括台湾省），比其他入围的 10 个国家之和还多；入围的城市中，我国占据 14 座，其中仅深圳就有 7 栋。

图 1-2 烟囱效应交叉学科研究原理及其影响stackeffect）多发生于冬季的高层建筑当中，是由热浮力流由建筑底部渗入，再由建筑顶部渗出，其示意图如图温差、室内外高差共同作用的结果，表现为建筑越高、囱效应一般指的是由冬季的室内外温差造成高层建筑中外温差造成的称为逆烟囱效应(reverse stack effect)，由室内外的温差大，所以冬季情况下产生烟囱效应往往更

图 1-2 烟囱效应交叉学科研究囱效应原理及其影响囱效应（stackeffect）多发生于冬季的高层建筑当中，是由热浮力（热压）引现象，气流由建筑底部渗入，再由建筑顶部渗出，其示意图如图 1-3a）所示由室内外温差、室内外高差共同作用的结果，表现为建筑越高、温差越大，强烈。烟囱效应一般指的是由冬季的室内外温差造成高层建筑中的强对流现季的室内外温差造成的称为逆烟囱效应(reverse stack effect)，由于冬季室内般比夏季室内外的温差大，所以冬季情况下产生烟囱效应往往更严重。
【参考文献】

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本文编号：2864424