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现代超高层建筑烟囱效应的实测、试验和模拟 版权信息
- ISBN：9787030719256
- 条形码：9787030719256 ; 978-7-03-071925-6
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
现代超高层建筑烟囱效应的实测、试验和模拟 本书特色
该书针对国内几栋超高层建筑进行了现场实测和数值模拟研究，分析了夏季、冬季工况，提出了相应缓解烟囱效应的措施，对未来超高层建筑的设计和电梯产品系统的研发具有较高的参考价值。
现代超高层建筑烟囱效应的实测、试验和模拟 内容简介
本书是作者团队联合日立电梯（中国）有限公司，近年来针对现代超高层建筑烟肉效应问题这一交叉科学问题研究上开展的系列工作，主要内容包括：烟卤效应的现场实测、试验模拟、数值模拟研究，以及基于工程案例的烟囱效应数值模拟评估和优化设计，本书供从事建筑结构风工程、建筑电梯系统等相关研究的高校教师和研究生，以及从事高层建筑设计、电梯系统设计、暖通空调设计等领域的工程技术人员参考，
现代超高层建筑烟囱效应的实测、试验和模拟 目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 超高层建筑的发展简史 1
1.2 超高层建筑的烟囱效应问题 7
1.3 现代高层建筑烟囱效应研究现状 12
1.3.1 理论研究 13
1.3.2 现场实测研究 14
1.3.3 试验模拟研究 14
1.3.4 数值模拟研究 15
1.3.5 烟囱效应的缓解措施研究 18
1.4 现代高层建筑抗烟囱效应设计存在的问题 19
参考文献 22
第2章 烟囱效应的基本原理 26
2.1 烟囱效应压差 26
2.2 空气渗透模型 29
2.3 中和面 30
2.4 影响因素及控制措施 33
2.5 风压作用 34
2.5.1 自然界的风 34
2.5.2 平均风速剖面 35
2.5.3 湍流度 36
2.5.4 建筑表面风压及风压通风 37
2.6 风压与烟囱效应的叠加作用 39
参考文献 40
第3章 烟囱效应的现场实测 41
3.1 引言 41
3.2 现场实测试验 41
3.2.1 实测建筑和气象参数 41
3.2.2 实测参数和设备 44
3.2.3 高层住宅建筑实测试验设计 46
3.2.4 超高层商业建筑实测试验设计 47
3.3 高层住宅实测结果与分析 48
3.4 超高层商业建筑实测结果与分析 52
3.5 高层建筑烟囱效应压差估算模型 57
3.5.1 数学模型 57
3.5.2 烟囱效应压差系数 59
3.5.3 模型比较及参数物理意义 60
参考文献 61
第4章 电梯门系统烟囱效应的试验模拟 63
4.1 引言 63
4.2 风洞试验简介 64
4.3 电梯门系统烟囱效应下运动机制 65
4.3.1 电梯门系统构成 66
4.3.2 烟囱效应下电梯门系统故障分析 67
4.4 电梯门系统台架实尺风洞试验 69
4.4.1 试验装置设计 70
4.4.2 风洞试验概况 72
4.4.3 风洞试验结果及分析 74
4.5 电梯门系统台架数值模拟 82
4.5.1 静态工况模拟 83
4.5.2 动态工况模拟 84
4.6 试验模拟与现场实测对比分析 86
4.7 应对烟囱效应的主要措施 87
参考文献 88
第5章 烟囱效应的数值模拟 90
5.1 引言 90
5.2 多区域网络模型法 91
5.3 模拟分析软件CONTAM 92
5.3.1 流动路径和模型选择 93
5.3.2 风压参数设置 97
5.4 通用烟囱效应分析模型 99
5.5 风压边界条件 100
5.5.1 风洞试验 101
5.5.2 数值模拟 102
5.5.3 风洞试验和数值模拟结果比较 110
5.6 模型建立及构件参数选取 112
5.7 通用模型烟囱效应模拟及参数分析 113
5.7.1 室内外温差 114
5.7.2 电梯竖井高度 115
5.7.3 幕墙气密性等级 117
5.7.4 大厅推拉门状态 118
5.7.5 电梯厅前室门设置 120
5.7.6 风速和风向 123
5.8 烟囱效应缓解措施 129
参考文献 130
第6章 模拟评估和优化设计工程案例一：东北某超高层建筑抗烟囱效应优化设计 133
6.1 引言 133
6.2 数值分析模型 134
6.2.1 分析模型 134
6.2.2 构件参数和模拟工况 135
6.3 模拟结果分析 136
6.3.1 冬季工况 136
6.3.2 夏季工况 139
6.4 优化设计 140
参考文献 144
第7章 模拟评估和优化设计工程案例二：华南某超高层建筑烟囱效应-风压联合作用 145
7.1 引言 145
7.2 数值分析模型 146
7.2.1 多区域网络模型 146
7.2.2 构件参数和模拟工况 148
7.2.3 风压边界条件 149
7.3 风压与热压联合作用分析 153
7.3.1 冬季工况分析 154
7.3.2 夏季工况分析 159
7.4 缓解措施 161
7.4.1 高程电梯压差分布特性 161
7.4.2 缓解措施效果 162
参考文献 163
彩图
前言
第1章 绪论 1
1.1 超高层建筑的发展简史 1
1.2 超高层建筑的烟囱效应问题 7
1.3 现代高层建筑烟囱效应研究现状 12
1.3.1 理论研究 13
1.3.2 现场实测研究 14
1.3.3 试验模拟研究 14
1.3.4 数值模拟研究 15
1.3.5 烟囱效应的缓解措施研究 18
1.4 现代高层建筑抗烟囱效应设计存在的问题 19
参考文献 22
第2章 烟囱效应的基本原理 26
2.1 烟囱效应压差 26
2.2 空气渗透模型 29
2.3 中和面 30
2.4 影响因素及控制措施 33
2.5 风压作用 34
2.5.1 自然界的风 34
2.5.2 平均风速剖面 35
2.5.3 湍流度 36
2.5.4 建筑表面风压及风压通风 37
2.6 风压与烟囱效应的叠加作用 39
参考文献 40
第3章 烟囱效应的现场实测 41
3.1 引言 41
3.2 现场实测试验 41
3.2.1 实测建筑和气象参数 41
3.2.2 实测参数和设备 44
3.2.3 高层住宅建筑实测试验设计 46
3.2.4 超高层商业建筑实测试验设计 47
3.3 高层住宅实测结果与分析 48
3.4 超高层商业建筑实测结果与分析 52
3.5 高层建筑烟囱效应压差估算模型 57
3.5.1 数学模型 57
3.5.2 烟囱效应压差系数 59
3.5.3 模型比较及参数物理意义 60
参考文献 61
第4章 电梯门系统烟囱效应的试验模拟 63
4.1 引言 63
4.2 风洞试验简介 64
4.3 电梯门系统烟囱效应下运动机制 65
4.3.1 电梯门系统构成 66
4.3.2 烟囱效应下电梯门系统故障分析 67
4.4 电梯门系统台架实尺风洞试验 69
4.4.1 试验装置设计 70
4.4.2 风洞试验概况 72
4.4.3 风洞试验结果及分析 74
4.5 电梯门系统台架数值模拟 82
4.5.1 静态工况模拟 83
4.5.2 动态工况模拟 84
4.6 试验模拟与现场实测对比分析 86
4.7 应对烟囱效应的主要措施 87
参考文献 88
第5章 烟囱效应的数值模拟 90
5.1 引言 90
5.2 多区域网络模型法 91
5.3 模拟分析软件CONTAM 92
5.3.1 流动路径和模型选择 93
5.3.2 风压参数设置 97
5.4 通用烟囱效应分析模型 99
5.5 风压边界条件 100
5.5.1 风洞试验 101
5.5.2 数值模拟 102
5.5.3 风洞试验和数值模拟结果比较 110
5.6 模型建立及构件参数选取 112
5.7 通用模型烟囱效应模拟及参数分析 113
5.7.1 室内外温差 114
5.7.2 电梯竖井高度 115
5.7.3 幕墙气密性等级 117
5.7.4 大厅推拉门状态 118
5.7.5 电梯厅前室门设置 120
5.7.6 风速和风向 123
5.8 烟囱效应缓解措施 129
参考文献 130
第6章 模拟评估和优化设计工程案例一：东北某超高层建筑抗烟囱效应优化设计 133
6.1 引言 133
6.2 数值分析模型 134
6.2.1 分析模型 134
6.2.2 构件参数和模拟工况 135
6.3 模拟结果分析 136
6.3.1 冬季工况 136
6.3.2 夏季工况 139
6.4 优化设计 140
参考文献 144
第7章 模拟评估和优化设计工程案例二：华南某超高层建筑烟囱效应-风压联合作用 145
7.1 引言 145
7.2 数值分析模型 146
7.2.1 多区域网络模型 146
7.2.2 构件参数和模拟工况 148
7.2.3 风压边界条件 149
7.3 风压与热压联合作用分析 153
7.3.1 冬季工况分析 154
7.3.2 夏季工况分析 159
7.4 缓解措施 161
7.4.1 高程电梯压差分布特性 161
7.4.2 缓解措施效果 162
参考文献 163
彩图
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现代超高层建筑烟囱效应的实测、试验和模拟 节选
第1章 绪论 1.1 超高层建筑的发展简史 超高层建筑是工业化和城市现代化的产物，它伴随着19世纪工业革命而诞生，在21世纪前后发展和繁荣。 世界上公认的**座“摩天大楼”是美国芝加哥的家庭保险大厦（12层，高55 m，1890年建成，图1-1）。其意义并非在高度上，而在于首次采用了铸铁梁柱结构体系，这使得建筑更高而不用增加墙厚，为高层建筑所使用的框架体系奠定了基础[1]。此后仅10年内，在芝加哥和纽约就相继出现了30栋类似的高层建筑。随后，一方面，高层建筑技术取得巨大的进步，平面设计逐步演化出标准层与交通核心体的基本空间模式；另一方面，安全电梯与钢结构的结合使用对高层建筑的发展起了很大的推动作用，建筑开始在垂直高度上竞相攀升[2]。 图1-1 家庭保险大厦[3] 图1-2 帝国大厦[4] 20世纪30年代出现了高层建筑发展的**个高潮。1931年建成的纽约帝国大厦（图1-2）高达381 m、102层，保持了世界*高建筑纪录达41年之久。该建筑在结构体系上采用框架支撑体系，在电梯井纵横方向上设置了支撑，采用铆接连接，在钢框架中填充墙体来共同承受横向作用。 第二次世界大战后到20世纪70年代，世界各地逐步进行战后重建，钢结构焊接技术和高强螺栓的广泛应用，使得高层建筑有了新的进展。结构大师Fazler Khan在60年代创新性地提出了框筒体系，为超高层建筑提供了新的理想结构形式，芝加哥西尔斯大厦（443 m，图1-3）和约翰 汉考克中心（344 m，图1-4）等一批100层以上的超高层建筑相继落成，成为那个时期*有代表性的建筑，并至今位居世界*高建筑的前列。 图1-3 西尔斯大厦[5] 图1-4 约翰 汉考克中心[5] 此后，随着建筑高度的不断增加，超高层建筑结构抗侧力体系成为决定超高层建筑结构是否合理和经济的关键[6]，传统的框筒体系已不再满足建筑结构抗侧力体系的效率要求，因而逐步向框架核心筒 + 伸臂桁架、巨型结构、桁架支撑筒、筒中筒、框架-阻尼框筒[7]等结构体系转变，还衍生出了交叉网格筒、米歇尔（Michell）桁架筒及钢板剪力墙等新型结构体系，并进化出了多种体系杂交混合使用的结构体系[8]。结构体系呈现主要抗侧力构件周边化、支撑化、巨型化和立体化的特点。现代超高层建筑常用的结构体系如图1-5所示。 图1-5 现代超高层建筑常用结构体系[9] 自20世纪30年代以来，随着我国大规模工业建设和经济增长，高层建筑飞跃发展。30年代，在上海等沿海城市建设了一定数量的高层建筑，形成了上海外滩等高层建筑群。其中*具代表性的当属1934 年落成的上海国际饭店（24 层，高83.8 m，图1-6），此建筑为钢结构高层建筑，采用钢筋混凝土楼板，曾享“远东**高楼”之称。 图1-6 上海国际饭店[10] 20世纪50年代，北京建成了几幢钢筋混凝土高层公共建筑，如民族饭店（12层，高47.7 m，图1-7）、民族文化宫（13层，67 m）。60年代，我国建成了广州宾馆（27层，86.51 m）。70年代，北京、上海建成了一批钢筋混凝土框架-剪力墙结构住宅（12～16层）。1974年建成了北京饭店（19层，约80m，图1-8），使我国地震区高层建筑突破了80 m。1975年，广州建成了白云宾馆（34层，114 m，图1-9），标志着我国商业建筑开始突破100 m。 图1-7 民族饭店[11] 图1-8 北京饭店[12] 图1-9 广州白云宾馆 20世纪80～90年代是我国高层建筑发展的兴盛时期，北京、广州、深圳、上海等30多个大中城市建造了一批高层建筑。值得一提的是，当时在北京、上海等地建设了一批高度在20层以下、钢筋混凝土剪力墙结构的高层住宅，采取了预制与现浇相结合的结构方案，代表性工程有北京前门大街住宅及上海漕溪北路住宅。另外，80年代初在深圳等经济特区及沿海主要城市建成了一批标准较高的高层建筑，其中具代表性的有深圳国贸大厦（53层，160 m，图1-10）、广州白天鹅宾馆（28层，高99 m，图1-11）、上海联谊大厦（30层，高107 m，图1-12）等，这些项目基本由国内设计师主创。 图1-10 深圳国贸大厦[13] 图1-11 广州白天鹅宾馆 图1-12 上海联谊大厦[13] 进入21世纪以来，随着高层建筑结构设计、抗震和抗风及可持续发展等方面的日渐完善，我国高层建筑的发展进入了一个新的阶段，地域分布进一步拓展。除经济发达的一线城市及环渤海、长江三角洲、珠江三角洲地区之外，很多二、三线城市也开始大量规划与建造高层和超高层建筑，其中有代表性的有武汉、合肥、重庆、成都、西安、沈阳等城市[14]。近年来，我国建筑高度屡创新高，例如，在上海、深圳、天津3座城市，建设了3栋600 m级的超高层建筑，分别是上海中心大厦（632 m，图1-13）、深圳平安金融中心（599 m，图1-14），以及天津高银金融117大厦（597 m，图1-15）。 图1-13 上海中心大厦[15] 图1-14 深圳平安金融中心[16] 图1-15 天津高银金融117大厦[17] 当前对超高层建筑的定义，国内外略有不同。我国《民用建筑设计统一标准》（GB 50352—2019）[18]规定：建筑高度大于100 m为超高层建筑。世界高层建筑与都市人居协会（CTBUH）则将300 m以上的建筑定位为超高层建筑（supertall buildings），600 m以上的建筑为超级高层建筑或超级摩天大楼（megatall buildings）。 截至2021年，全球共建成的300 m以上超高层建筑有115栋，其中600 m以上超级高层建筑有3栋，分别是哈利法塔（162层，高828 m，2010年建成）、上海中心大厦（128层，高632 m，2015年建成）及麦加皇家钟楼（120层，高601 m，2012年建成），如图1-16所示。 根据CTBUH统计 ，我国是当前世界上建成和在建超高层建筑*多的国家；按高度排列，全球已建成的前100栋超高层建筑中，有53栋在中国；在建的前100栋超高层建筑中，我国有78栋，位居全球**。 超高层建筑数量和高度的不断突破，反映了我国超高层建筑建造技术已达到国际先进水平，一些建成项目如CCTV新台址大厦、深圳平安金融中心、上海中心大厦等，近年还被CTBUH评为世界*佳高层建筑。
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