摘要：超高层建筑属风敏感结构,对建筑外形进行适当气动优化可有效降低结构风荷载及风致响应。基于大涡模拟(LES)方法,采用一种新的入口湍流生成方法——NSRFG(narrow-band synthesis random flow generation)方法,进行超高层建筑标准模型(CAARC)角区开槽的气动优化研究。首先进行了CAARC高层建筑标准模型绕流模拟,并将模拟结果与风洞试验结果对比,以验证NSRFG方法的适用性;然后以CAARC模型为基础,设计了4种开槽气动优化方案,通过LES模拟得到基底弯矩功率谱,以估算建筑顶部位移响应和顶部峰值加速度响应。结果对比显示:对于矩形截面高层建筑标模,无论原型还是4种开槽气动优化方案,横风向脉动响应和峰值加速度响应整体比顺风向大;与全封闭原型相比,采取不同开槽方案均能降低顺风向和横风向风振响应,其中角区开槽对顺风向响应的优化效果最好,周向开槽对横风向响应的优化效果最好;4种开槽方案对于横风向响应的优化效果明显优于顺风向,其中相对而言周向开槽优化效果相对最好,使横风向脉动位移响应和横风向峰值加速度响应分别降低28.4%、32.8%。因此,从减小矩形截面超高层建筑结构横风向响应角度考虑,建议采用周向开槽方案。

摘要：【目的】利用拐点法量化公园的降温效应,并确定具有高效降温效应的公园面积和周长阈值范围,基于多源数据综合考虑城市公园的内部和外部特征对其降温效应的影响。【方法】基于2019年9月13日Landsat-8遥感影像,采用辐射传输法反演地表温度;基于高分二号遥感影像,采用随机森林法进行土地覆被分类;基于百度地图兴趣面(area of interest,AOI)获取83个公园边界。利用拐点法得到公园的降温强度和降温距离,利用相关性分析和SHAP分析,从公园内景观特征、公园内环境特征和公园外环境特征3个方面探讨影响因子与公园降温效应之间的关系。【结果】(1)公园的降温面积阈值为18~19 hm^(2),周长阈值在1.9~2.0 km。(2)公园内部的建设用地高占比和较高的斑块密度会削弱公园降温效应,而水体和绿地的占比则可增强公园降温效应;面积加权周长比越小的公园越有助于公园降温效应的发挥。(3)公园内植被结构参数和生理特征对降温效应有显著影响,植被冠层越高、长势越好,降温距离越远;土壤含水量对降温效应至关重要。(4)公园外部较高的建筑高度和高道路密度会削弱公园降温效应。【结论】公园的降温效应受到公园内外景观特征和环境特征的影响。可以通过提高公园景观的完整性、合理配置绿地水体和培育优质植被等措施来改善公园降温效应,从而缓解城市热岛效应。

摘要：超高层建筑外幕墙围护结构的骨架等粗糙条构件,会改变建筑表面绕流形态,从而对风效应产生影响,但目前我国建筑结构荷载规范中尚缺乏相关规定。文中以某典型超高层建筑项目为研究对象,对建筑模型表面设置粗糙条与去除粗糙条两种工况进行刚性模型同步测压试验对比研究,通过分析建筑模型表面风压系数、基底倾覆弯矩和体型系数等风荷载特性的变化,以研究建筑表面粗糙条对超高层建筑结构风荷载的影响规律。研究表明:设置粗糙条对建筑表面极值正压影响不大,但会显著降低建筑表面极值负压绝对值、最大降幅约39.8%,将显著影响建筑角区及侧风面,使建筑侧风面的平均和脉动风压系数显著减小、最大减幅分别为24%和30%,整体上,设置粗糙条有利于建筑围护结构的抗风设计。设置粗糙条会影响结构整体风荷载,在0°正吹风向角下,粗糙条会使建筑沿层高分段风荷载体型系数略微增大、最大增幅约为8%,使塔楼基底绕X轴的倾覆剪力和倾覆弯矩略微增大、增幅分别为4.9%和6.0%;设置粗糙条对建筑顶部峰值加速度极值出现的风向角有影响,且可降低峰值加速度幅值,降幅约为7.91%。

摘要：硬磁软材料由填充了高剩磁颗粒的弹性体基质组成,具有灵活的可编程性和快速变形等优势,在软体机器人、生物医学设备和柔性电子领域具有广阔的应用前景.对硬磁软材料大变形的精确预测是相关应用的关键.由于硬磁柔性结构的可编程形貌变形预测及设计对精度要求较高,本文提出了一种基于径向基点插值法的三维无网格模型来定量预测硬磁软材料的大变形行为.通过采用直接节点积分并结合中心差分法进行求解,研究了硬磁软梁和硬磁悬臂板的弯曲变形,硬磁软杆的扭转变形,以及硬磁软梁在三维非均匀磁化情况下的空间大变形响应.我们的模型不仅可用于定量分析硬磁软材料大变形行为,也可用于指导铁磁软体机器人和柔性结构的理性设计.

摘要：为了精细化模拟不同优化措施对超高层建筑烟囱效应的缓解效果,以长沙某地标超高层建筑T1主塔(高度452 m)为研究实例,开展了两次冬季强烟囱效应的现场实测研究,获得了直达电梯在自然气象条件下强烟囱效应压差分布特性的实测数据;基于多区网络模型方法,编制了数值模拟程序HiSTACK,分析电梯的烟囱效应压差特性,并与实测结果对比;采用数值模拟分析三种缓解强烟囱效应的优化效果。实测结果分析表明:直达电梯厅门烟囱效应最大压差实测值达135.71 Pa,超过电梯系统抗压阈值,是导致电梯系统故障的直接原因;建筑抗烟囱效应设计考虑不周如建筑底部与裙楼空间多处联通、室内隔断设置不合理以及围护结构气密性差等,是导致该建筑发生强烟囱效应的主要原因。数值模拟结果显示:直达电梯压差分布和实测结果基本相符,验证了HiSTACK数值模拟程序的适用性和准确性;增强大厅层幕墙气密性、建筑顶部增设前室门和冷却电梯井道等措施可有效缓解电梯烟囱效应压差,可将最大烟囱效应压差降低18.3%~41.5%。

摘要：为探究偏心率为0.85的椭圆形截面超高层建筑的风荷载特性,通过多工况刚性模型测压风洞试验,获得了沿长轴和短轴风向下某体型为椭圆形超高层建筑分块体型系数的变化规律,比较了顺风向整体体型系数与规范中矩形截面整体体型系数建议值的差异,将试验得到顺风向静力干扰因子与规范中两方形建筑顺风向干扰系数参考值进行比较。结果表明:当风向沿短轴时,无干扰状态下T3塔楼顺风向整体体型系数绝对值可达1.46,相比矩形截面体型系数规范参考值增大约4.3%;在沿长轴的180°来流方向,干扰状态下T3塔楼最底部区域体型系数由单体状态的-0.037增大到1.307;在沿短轴的270°来流方向,干扰状态下顺风向分块体型系数绝对值相比单体状态减小可达79%;在T3和T4两塔楼长轴之间夹角为42.5°的布置中,T3塔楼顺风向静力干扰因子分别为0.69和0.90,分别小于在相同位置非倾斜布置状态下两方形高层建筑规范参考值0.98和0.92。研究结果为椭圆形超高层建筑的围护结构和主体结构抗风设计提供一定依据。

摘要：塔式起重机被广泛应用于铁道工程和土木工程施工过程,属于高耸结构体系,风荷载是塔式起重机结构设计的控制性荷载。为完善《塔式起重机设计规范》(GB/T 13752—2017)和《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)中的塔式起重机斜风向设计风荷载计算方法,解决风向、吊臂、平衡臂位置等因素对塔式起重机遮挡和干扰引起的设计风荷载计算问题。选取平头塔式起重机为研究对象,对塔身、吊臂、平衡臂进行多工况的节段模型测力风洞试验,研究湍流强度、节段干扰和遮挡等因素对塔式起重机节段风荷载特性的影响规律,研究不同风向下节段阻力系数分布规律,对比标准化阻力系数与当前主要规范的异同,进而探讨节段斜风向标准化阻力系数计算方法。研究结果表明湍流强度对节段阻力系数影响较小,可忽略,而平衡臂和吊臂相邻节段的干扰会减小测试节段的阻力系数;在斜风向下,由于吊臂和平衡臂之间存在相邻节段干扰,国内外规范方法的计算值均会大于干扰工况的节段风洞试验值;当前主要国家规范规定的垂直风向塔身、吊臂、平衡臂阻力系数与风洞试验测得的阻力系数值较为接近,基于风洞试验结果给出典型风向的塔式起重机各节段的风荷载系数取值可用于结构设计;基于风洞试验测试结果推导的塔式起重机斜风向风荷载计算方法具有较好的拟合效果。研究成果可推荐相关工程应用,可为相关规范的修改或补充提供参考。

摘要：为解决在汽车造型设计中,如何实现美学和空气动力学的有机结合的问题,提出一种以优良气动理想形体为基准,通过在其特征线上投影艺术元素图案以生成可供美学评价的三维草图,然后在定型草图方案上直接构建可供美学渲染和数控加工的CAD模型的方法。按照该方法的思路,以一款新概念运动型轿车的造型设计作为实例,经模型风洞实验验证,该方法可以较好地满足汽车造型设计中对艺术风格和气动性能的兼顾。

摘要：该文利用基于有限面元(Finite Area Element,FAE)方法对拱形屋面的不均匀积雪荷载进行了研究。首先设计制作了缩尺比为1∶100、矢跨比为0.125的拱形屋面风洞试验模型,通过风洞试验测得屋面平均风速大小,结合CFD数值模拟确定平均风速方向,再基于FAE方法利用风速-雪通量经验公式计算得到屋面的积雪分布系数;并分析了不同风速和不同风向角对屋面积雪分布系数及不平衡雪荷载的影响。其次,对基于FAE方法计算得到的积雪分布系数、基于两相流的CFD数值模拟结果以及我国现行《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012的结果进行了比较。最后,总结了屋面雪荷载分布规律,给出了针对这类大跨结构雪荷载设计的一些建议。

摘要：优化MOF-5的合成工艺,确定金属中心与有机配体的最佳配比,并基于最佳配比通过真空浸渍和水热作用在毛白杨木材孔隙内部原位合成MOF-5,制备毛白杨木材/MOF-5复合材料,并对毛白杨木材/MOF-5复合材料的微观形貌、结合机理、孔隙结构和甲苯吸附性能进行表征。结果表明,当金属中心与有机配体物质的量比为1∶3时,合成的MOF-5晶体粒径较小,BET比表面积为268.729 m^(2)/g,孔容为0.136 cm^(3)/g,且具备典型的MOF-5晶体X射线特征峰。在毛白杨木材孔隙内部原位合成的MOF-5的平均负载量为22.6%;红外光谱的分析结果显示MOF-5与毛白杨木材通过氢键和静电相互作用相结合。扫描电镜、压汞法和氮气吸/脱附测试的孔隙结构表明,MOF-5填充了毛白杨木材中的部分大孔和介孔,增加了微孔的比表面积和孔容。常温常压下毛白杨木材/MOF-5复合材料对甲苯的最大吸附量为16.07 cm^(3)/g,展现了较好的甲苯吸/脱附性能。毛白杨木材/MOF-5复合材料在气体吸附与分离领域展现了较好的应用潜力,这为速生木材作为吸附材料的功能化应用提供了参考。