体育场挑蓬风荷载与内场风环境实验研究.pdfVIP

笫五扁令冈风一1i程放下业空气动力学学术会议论文集 体育场挑蓬风荷载和内场风环境实验研究 钮珍南张伯寅杜向东盂宪忠李K龄 1 北京人学湍流研究国家重点实验室，北京10087 钱基宏赵基达张维舞采涛洪涌 中国建筑科学研究院建筑结构研究所。北京 100013 摘要能容纳五万多舰众的浙江有燕庀体育场中心主体育场，n?或众礁I：建ff蘸筵捎风 雨的挑j!i；．总由积21000m：2,座摩覆盖事达90％以l：，挑莲支撑n．外环露和由斜拉素吊拉 的内}1：梁l：。人野度粱结构受JJ问题．足奉文哥I究的主要问题。特别罡院州地区地理位冒 处十我田的台风区，业突：I：丫风荷找蟛响的严重性．此外体育场内场风王f境又是建筑设汁 右和体育1：作肯f。分关心的问题，它直接影响刊体育比赛的效采．为此采用窄7t曲力学实 验中经常采用的热线风速仪和烟线1：踪往对各种不问风向妇条件下，测量r外场风对现体 育场结构方案中对内场风带来的蟛响，娃示丁内场风环境的变化．对建J曩后的作育场的健 用，提…风影响预报。 一、引言 地处杭州市蔹龙洞风景区以北的浙江省黄龙体育中心主体育场是整个体育q·心的主 体，也是规模、面积、投资最人的项目。浙江省建筑设计研究院经多种方案比较，确定 了体育中心主体育场的设计方案(图I)。 I笃I 以舵体育中心主体育场砹计方粲嘲 ·138· 其建筑结构特点是：体育场底部为、I，．经150米的倒形，比赛场地南北向为长轴、尔硝向 为短轴的椭圆形。观众席为53600座，观众席顶部设有遮挡风雨的挑蓬，其覆盖_唪席的 覆盖率超过90％。挑蓬尔两向最人标高39米，低处标高31．8米。南北塔楼最高点标高 85米，通过斜拉索承受挑蓬主体、内环梁、网壳等传递正向风荷载压力。使结构体系完 美和谐地融合丁建筑造型中。由丁体育场的结构特点，挑蓬、结构物的开缝以及高层看 台的开口窗等，不但会影响到挑蓬的受力，也会影响到场内风的变化。 挑蓬网壳支樟于斜拉索吊拉的钢结构内环梁雨嘲筋混凝十外环梁上，崖面采删轻质压 型钢扳覆盖村料，以减轻结构自重。它主要承受风荷载的负荷，当风载向下作用时，主要 由斜拉索承担，而风载向上作_}}】时由稳定索承受．且传递到外环粱上。21000米2的挑蓬 承受风荷载是～项复杂的受力问题。由丁-挑蓬为大跨度，且挑蓬内外均受到风的影响，阅 此风荷载的分布十分复杂，也无一定的规律。杭州地处我国台风区。气缘资料表明近三十 年统计结果：最人风速23．0米，秒(-t一分钟平均)，瞬问极人风速可达35．0米，秒，更显得 风荷载的严重性。为此以体育场为对象，对体育场的挑蓬宝占构进行人气边界层风洞模拟实 验。了解挑蓬内外表面压力分布以及内外表面脉动压力的变化是十分必要的，这将准确地 确定实际风荷载体形系数。 此外体育场内场复杂的三维空间的非定常流场变化，也给测苗和流场显示带来凼雌。 为了针对体育场比赛的需要选择距地面1．5米高处，在外场风影响F，山场的风场流态， 也是对主体育场方案设计的重要评价之一。 二、相似条件及模拟实验研究： I．相似参数的考虑及其在模拟实验中的体现： 针对黄龙体育中心主体育场风洞模拟实验要求，必须满足一系列的相似条件，才能使 实验中所获得的数据羊¨结果川丁实际全尺寸体育场。从相似理论讲，相似参数很多，不可 能一一得到满足，但下述相似参数必须得到保证。 l_1儿何相似：本体育场模拟实验所使用的模型在儿何尺寸及与形状上与原型完全相 似。其缩尺比例为1／140。 1．2人气边界层气流的相似： 体育场位于杭州市黄龙洞风景区，其周同环境山坡起伏树小林立。随着杭州市的 不断发展，在体育场周边已建成或将建的高楼成群。准确的说体育场所处地理位置的环境 是城市郊区森林地带，但由于高楼人厦的存在义有着强烈的城市色彩。这表明作川住体育 场建筑物的风是经过森林、树木、高矮建筑物等粗槌物后形成的沿畦随方向的梯度风。实 验中必须模拟实现米流沿高度变化风速梯度的变化。此外人气贝仃复．JJ}nJ湍流结构，其 湍流度随高度的变化也是实验中重要的模拟参数，其值可以