基本信息
- 项目名称：
- 简易风洞制作和高层结构风振模拟实验
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 该项目是为了研究高层建筑横向风振现象而设计的。高层建筑横向风振现象非常普遍，现在有很多研究机构在研究它。要研究风效应，就必须借助风洞试验研究。大型风洞实验室并不适于我们学生去完成建设。另外，虽然一些小型风洞实验箱，成功的验证了横向风振的基本规律，但需用很多机电设备，制作复杂成本也较高。我们想通过自己动手去制作一个简易的风洞，即达到进行实验的目的，又培养了我们大学生的动手能力。
- 详细介绍：
- 本课题主要是研究高层建筑的风振问题，为了达到研究目的，我们要进行以下四个实验： 1、验证建筑物横向风振的存在。 2、测定建筑物横向振动起主导作用的高宽比值。 3、测定在建筑物何处开洞会最好的减小风荷载的作用。 4、测试转角削弱对减轻建筑物横向振动强度的影响。 5、进行烟风洞实验。 6、如果实验条件允许的话，将定量测定风速对实验的影响。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 1、通过自制风箱验证建筑物的横向风振现象是否客观存在。 2、通过自制风箱测出建筑物高宽比对建筑物横向振动起的作用。 3、通过自制风箱测出建筑物何处受风荷载影响最大。 3、通过自制风箱测出不同的建筑截面之间不同的抗风效果。 验证建筑物横向振动时伴随不均匀脱落涡旋。
科学性、先进性及独特之处
- 该项目的创新点是在于学生团队在阅读了大量的文献、参考资料之后，在学院领导老师的大力支持及帮助下，自主开发制作完成该风洞。虽然这个风洞的模型只能粗略的得到一些数据，但体现了当代大学生自主创新的精神以及对知识的自主学习能力。
应用价值和现实意义
- 该风洞的所有制作材料都十分简单，容易得到。方便学生自己动手制作。通过实验，学生可以对课本知识进行深入了解和学习。
学术论文摘要
- 高层建筑的横向风振现象（振动方向与风向垂直）是建筑设计师不得不考虑的因素。通过制作简易风洞箱，成功模拟出高层建筑模型的横向风振现象，并采用不同的高宽比的建筑模进行实验，测试出横向风振起主导作用的高宽比。运用矩形立面建筑模型与锯齿形转角立面模型的幅度对比实验和简易烟风洞实验得出：锯齿形的转角立面可以提高建筑的柔度，削弱建筑物振动频率。
获奖情况
- “第二届湖北省土木工程专业大学生科技创新论坛”一等奖 论文发表在第27卷《黄石理工学院学报》
鉴定结果
- 该作品构思独特，系学生自主完成。
参考文献
- [1] Liu C Y, NG K L . A low2 cost mini smoke tunnel with automatic smoke wire fuelling mechanism [ J ]. Int. J. of Mechanical Engineering. Education. 1990, 18 (2) : 85-92. [2] 袁奇,李江,饶金阳.流场可视化的便携式烟风洞装置 [J].实验技术与管理,2006,23(4):40-43+82 [3] 顾明, 叶丰. 高层建筑的横风向激励特性和计算模型研究[J]. 土木工程学报, 2006, 39(2): 1~5. [4]梁枢果, 刘胜春, 张亮亮. 矩形高层建筑横风向动风荷载解析模型[J]. 空气动力学学报, 2002, 20(1): 32~39. [5]顾明.超高层建筑风荷载的试验研究[J]. 建筑结构学报,2000,21(4):48-54.
同类课题研究水平概述
- 无论是国内还是国外，高层建筑已经成为建筑行业发展的主流趋势。建设和设计高层建筑就不得不考虑一种荷载—风荷载。至今虽未发现高层建筑因大风作用而倒塌的事例，但大风对高层建筑的危害实例已引起人们的高度重视。1926年美国迈阿密17层高的Meyer—Kiser大楼在飓风袭击下，其维护结构严重破坏，钢框架结构发生塑性变形，顶部残留位移达0．61 m，大楼发生剧烈摇晃。本课题的目的就是为了在学习理论基础知识的同时，自己动手，结合课本，浅易研究不同高度，不同截面形式的高层建筑在风洞中的振动实验数据。通过实验，我们能更直观的了解何种建筑形式能更好的抵抗风的作用。同时，通过自己制作简易的风箱，我们也培养了自己的动手能力。
