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一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析

解学峰 杨易

解学峰, 杨易. 一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
引用本文: 解学峰, 杨易. 一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
XIE Xue-feng, YANG Yi. NUMERICAL INVESTIGATION ON THE STACK EFFECT OF A GENERAL HIGH-RISE BUILDING MODEL[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
Citation: XIE Xue-feng, YANG Yi. NUMERICAL INVESTIGATION ON THE STACK EFFECT OF A GENERAL HIGH-RISE BUILDING MODEL[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251

一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
基金项目: 国家自然科学基金项目(51478194)
详细信息
    作者简介:

    解学峰(1994-),男,安徽合肥人,硕士生,主要从事结构风工程研究(E-mail:1710459024@qq.com).

    通讯作者: 杨易(1975-),男,湖北武汉人,研究员,工学博士,主要从事结构风工程研究(E-mail:ctyangyi@scut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU973.32;TU976

NUMERICAL INVESTIGATION ON THE STACK EFFECT OF A GENERAL HIGH-RISE BUILDING MODEL

  • 摘要: 超高层建筑的烟囱效应问题,是由室内外环境和建筑设计等多种因素引起的一种室内外非受控空气渗透现象。强烈的烟囱效应可能导致电梯营运故障、电梯井道气动噪声及空调能源浪费等问题,当前对于该问题的研究进度远滞后于建设速度。在对10余栋超高层建筑烟囱效应实测研究的基础上,提炼总结其共同建筑设计特征,基于结构风工程中标准高层建筑模型,设计了一种分析室内外空气渗透作用的高层建筑烟囱效应通用高层建筑模型,采用多区域网络模型数值模拟方法进行数值仿真,分析了围护结构气密性等级、首层门厅设计、建筑内部空间分割、外部环境等主要影响因素对电梯门压差分布的影响规律,得出如下结论:相较于短程电梯,通高电梯的电梯门受烟囱效应影响程度最大;除室外环境和电梯井道高度外,建筑幕墙气密性等级、建筑内部隔断设计等因素也影响电梯压差分布;提高幕墙围护结构的密封等级,能有效地削弱烟囱效应的作用强度,降低各层电梯门的压差;首层厅门的设计和状态对烟囱效应影响显著,其开闭状态对首层电梯门压差影响较大;在建筑首层或顶层电梯厅设置前室门后,电梯门压差明显降低;烟囱效应还受室外风场作用的影响,相较于热压作用,风速和风向对建筑烟囱效应压差的影响相对复杂,不同风向和风速的作用规律不同,需要结合实际工程的风气象条件进行具体研究。基于通用高层建筑模型烟囱效应的详细参数分析得出的一般规律,对实际超高层建筑的烟囱效应特性分析以及强烟囱效应的缓解措施具有一定的参考价值。
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-06
  • 修回日期:  2019-09-25
  • 刊出日期:  2020-05-27

一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51478194)
    作者简介:

    解学峰(1994-),男,安徽合肥人,硕士生,主要从事结构风工程研究(E-mail:1710459024@qq.com).

    通讯作者: 杨易(1975-),男,湖北武汉人,研究员,工学博士,主要从事结构风工程研究(E-mail:ctyangyi@scut.edu.cn).
  • 中图分类号: TU973.32;TU976

摘要: 超高层建筑的烟囱效应问题,是由室内外环境和建筑设计等多种因素引起的一种室内外非受控空气渗透现象。强烈的烟囱效应可能导致电梯营运故障、电梯井道气动噪声及空调能源浪费等问题,当前对于该问题的研究进度远滞后于建设速度。在对10余栋超高层建筑烟囱效应实测研究的基础上,提炼总结其共同建筑设计特征,基于结构风工程中标准高层建筑模型,设计了一种分析室内外空气渗透作用的高层建筑烟囱效应通用高层建筑模型,采用多区域网络模型数值模拟方法进行数值仿真,分析了围护结构气密性等级、首层门厅设计、建筑内部空间分割、外部环境等主要影响因素对电梯门压差分布的影响规律,得出如下结论:相较于短程电梯,通高电梯的电梯门受烟囱效应影响程度最大;除室外环境和电梯井道高度外,建筑幕墙气密性等级、建筑内部隔断设计等因素也影响电梯压差分布;提高幕墙围护结构的密封等级,能有效地削弱烟囱效应的作用强度,降低各层电梯门的压差;首层厅门的设计和状态对烟囱效应影响显著,其开闭状态对首层电梯门压差影响较大;在建筑首层或顶层电梯厅设置前室门后,电梯门压差明显降低;烟囱效应还受室外风场作用的影响,相较于热压作用,风速和风向对建筑烟囱效应压差的影响相对复杂,不同风向和风速的作用规律不同,需要结合实际工程的风气象条件进行具体研究。基于通用高层建筑模型烟囱效应的详细参数分析得出的一般规律,对实际超高层建筑的烟囱效应特性分析以及强烟囱效应的缓解措施具有一定的参考价值。

English Abstract

解学峰, 杨易. 一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
引用本文: 解学峰, 杨易. 一种通用高层建筑模型烟囱效应的数值模拟分析[J]. 工程力学, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
XIE Xue-feng, YANG Yi. NUMERICAL INVESTIGATION ON THE STACK EFFECT OF A GENERAL HIGH-RISE BUILDING MODEL[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
Citation: XIE Xue-feng, YANG Yi. NUMERICAL INVESTIGATION ON THE STACK EFFECT OF A GENERAL HIGH-RISE BUILDING MODEL[J]. Engineering Mechanics, 2020, 37(3): 217-227. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.0251
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