+7 (499) 706-88-10 stadyo@stadyo.ru 125040, Москва, ул. 3-я Ямского Поля, д.18, офис 810
Выполненные работы от "А"бхазии до "Я"кутии
Московская область, г. Пушкино, ст. Ярославское шоссе...»
Руководитель работы докт. техн. наук, проф. А.М. Белостоцкий
Научный консультант к.т.н. Дубинский С.И., Исполнители Н.О.Петряшев С.О.Петряшев
Использовано ПО: ПК ANSYS CFX
Расположение объекта: Московская область, г. Пушкино, ст. Ярославское шоссе, ...
Дата выполнения: 2013

 

«Расчетное определение ветровых нагрузок на несущие и фасадные конструкции и пешеходной комфортности многоэтажных зданий жилого комплекса на основе трехмерного численного моделирования ветровой аэродинамики в зоне комплекса (Московская обл., г. Пушкино,…)»

Пиковые ветровые давления на фасадные конструкции ЖК при характерных направлениях ветра

 

Заключение
По результатам выполненной НИР «Расчетное определение ветровых нагрузок на несущие и фасадные конструкции и пешеходной комфортности многоэтажных зданий жилого комплекса на основе трехмерного численного моделирования ветровой аэродинамики в зоне комплекса» по объекту: «Многоэтажный жилой комплекс с нежилыми помещениями и паркингом по адресу: Московская область, г. Пушкино, ст. Ярославское шоссе, вблизи дома №     141» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:
Для ряда зданий, схожих с рассматриваемым ЖК, выполнено сравнение результатов трехмерных расчетов по разработанной CFD-методике с данными испытаний в аэродинамических трубах и натурными замерами – фиксируется практически приемлемый уровень соответствия.
На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифицированы расчетные трехмерные численные модели ветровой аэродинамики ЖК в существующей окружающей застройке.
Определены расчетные средние и пульсационные составляющие ветровых нагрузок учетом всех направлений ветра) на несущие конструкции корпусов ЖК.
Корпус 1
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 255° и 60° и составляют 716.9 кН и -665.4 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 0° и составляют 438.0 кН и -872.8 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 330° и составляют 970.2 кН.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и 105° и составляют 86.7 кН и -94.1 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 15° и составляют 97.2 кН и -132.8 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 15° и составляют 142.6 кН.
Корпус 2
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 330° и 90° и составляют 416.0 кН и -542.4 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 165° и 0° и составляют 698.5 кН и -1149.2 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 1172.4 кН.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 225° и 90° и составляют 58.5 кН и -85.2 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 195° и 300° и составляют 84.2 кН и -89.9 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и составляют 102.9 кН.
Корпус 3
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и 135° и составляют 567.6 кН и -439.6 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 0° и составляют 567.9 кН и -700.6 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 788.8 кН.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 285° и 90° и составляют 125.8 кН и -81.8 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 150° и 0° и составляют 68.8 кН и -129.0 кН соответственно.
Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 142.9 кН.
С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реализованных в программном комплексе ANSYS CFX, на верифицированных трехмерных моделях проведены расчеты средних, минимальных и максимальных ветровых давлений на фасадные конструкции ЖК при 24-х направлениях ветра (через 15°).
Определены расчетные «огибающие» максимальных и минимальных ветровых давлений учетом всех направлений ветра) на фасадные конструкции зданий ЖК.
Экстремальная расчетная отрицательная ветровая нагрузка на фасад составила:
-1.29 кПа (-129 кгс/ м²) для первого корпуса ЖК (значение -1.76 кПа реализуется на крыше); Давления реализуются на поверхности фасадов 22 и верхнего технического этажей в угловых зонах. Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.3 до -1.0 кПа, в угловых зонах достигая -1.25 кПа.
-1.32 кПа (-132 кгс/ м²) для второго корпуса ЖК (значение -1.76 кПа реализуется на крыше); Давления реализуются на поверхности фасадов 22 и верхнего технического этажей в угловых зонах. Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.35 до -1.0 кПа, в угловых зонах достигая -1.1 кПа.
-2.23 кПа (-223 кгс/ м²) для третьего корпуса ЖК и была отмечена в углублении оконных проемов этажа с котельной. Отрицательная ветровая нагрузка на поверхность фасадных конструкций достигает -1.7 кПа (-170 кгс/ м²). Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.5 до -1.2 кПа, в угловых зонах достигая -1.5 кПа.
Отметим, что основные пики отрицательных давлений на этажах корпусов реализуются в угловых зонах.
Наибольшая расчетная положительная ветровая нагрузка на фасад составила:
+0.825 кПа (82.5 кгс/ м²) для первого корпуса ЖК (значение 0.88 кПа реализуется на бортике смотровой площадки на 21-м этаже); Давление реализуется на поверхности фасадов 18-20, 22 и верхнего технического этажей. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.4 до 0.7 кПа. 
+0.914 кПа (91.4 кгс/ м²) для второго корпуса ЖК; Давление реализуется на поверхности фасадов 17-22 и верхнего технического этажей. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.35 до 0.7 кПа.
+0.97 кПа (97 кгс/ м²) для третьего корпуса ЖК и была отмечена на бортиках балконов 10 этажа и выше) и на поверхности фасадов на 20-22 жилых этажах, а также верхнем техническом этаже и котельной. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.5 до 0.7 кПа.
Определены расчетные поля коэффициентов усиления скоростей ветра и вычислены уровни пешеходной комфортности на высоте 1.5 м (от верхнего уровня стилобата) для пешеходных зон жилого комплекса по трем нормативно регламентированным критериям.
Наибольшее значение усиления ветра наблюдается при «северном» ветре и составляет 1.8 раза (см. рис. 7.2). В целом можно отметить, что усиление базового ветра происходит в «коридоре» между первым и третьим корпусами и между вторым и третьим корпусами ЖК, а также в зонах, граничащих с углами корпусов ЖК.
Выявлены согласующиеся с физическими представлениями локальные зоны, в которых не выполняются нормативные критерии пешеходной ветровой комфортности, в частности, в «коридоре» между вторым и третьим корпусами (по 1-му критерию) и на углу второго корпуса (по 2-му критерию). Это объясняется тем, что при северо-западном направлении ветра нет затенения от застройки . Серебрянка). Превышение в локальной зоне (см. рис. 7.18) первого уровня комфортности составляет 8.6%. Превышение в локальной зоне (см. рис. 7.19) второго уровня комфортности составляет 18% и находиться за пределами стилобата. На основной территории пешеходных зон (на высоте 1.5 м) наблюдается выполнение критериев комфортности по МДС [6].
Снижения скорости приземного ветра в выявленных зонах могут быть достигнуты путем установки неподалеку от входов сплошных или ячеистых ветрозащитных экранов и (или) зеленых насаждений
Разработанные параметризованные модели и полученные результаты численного моделирования ветровой аэродинамики рекомендуется использовать при формировании и осуществлении системы мониторинга ЖК.
В расчетных исследованиях рассматривалась существующая на данный момент архитектурная ситуация. В случае строительства в окрестности объекта многоэтажных зданий и сноса прилегающей малоэтажной застройки результаты расчетов могут потребовать коррекции.

Заключение

По результатам выполненной НИР «Расчетное определение ветровых нагрузок на несущие и фасадные конструкции и пешеходной комфортности многоэтажных зданий жилого комплекса на основе трехмерного численного моделирования ветровой аэродинамики в зоне комплекса» по объекту: «Многоэтажный жилой комплекс с нежилыми помещениями и паркингом по адресу: Московская область, г. Пушкино, ст. Ярославское шоссе,…» можно сформулировать следующие выводы и рекомендации:

 

  • Для ряда зданий, схожих с рассматриваемым ЖК, выполнено сравнение результатов трехмерных расчетов по разработанной CFD-методике с данными испытаний в аэродинамических трубах и натурными замерами – фиксируется практически приемлемый уровень соответствия.
  • На основе анализа и обобщения исходных данных разработаны и верифицированы расчетные трехмерные численные модели ветровой аэродинамики ЖК в существующей окружающей застройке.
  • Определены расчетные средние и пульсационные составляющие ветровых нагрузок учетом всех направлений ветра) на несущие конструкции корпусов ЖК.

 

Корпус 1

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 255° и 60° и составляют 716.9 кН и -665.4 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 0° и составляют 438.0 кН и -872.8 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 330° и составляют 970.2 кН.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и 105° и составляют 86.7 кН и -94.1 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 15° и составляют 97.2 кН и -132.8 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 1 ЖК реализуются при угле атаки ветра 15° и составляют 142.6 кН.

Корпус 2

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 330° и 90° и составляют 416.0 кН и -542.4 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 165° и 0° и составляют 698.5 кН и -1149.2 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 1172.4 кН.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 225° и 90° и составляют 58.5 кН и -85.2 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 195° и 300° и составляют 84.2 кН и -89.9 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 2 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и составляют 102.9 кН.

Корпус 3

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 300° и 135° и составляют 567.6 кН и -439.6 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 180° и 0° и составляют 567.9 кН и -700.6 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные средние значения векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 788.8 кН.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси X (Запад – Восток) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 285° и 90° и составляют 125.8 кН и -81.8 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей ветровых нагрузок в направлении оси Y (Юг – Север) на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 150° и 0° и составляют 68.8 кН и -129.0 кН соответственно.

Максимальные расчетные суммарные значения пульсационной составляющей векторной суммы ветровых нагрузок на несущие конструкции корпуса 3 ЖК реализуются при угле атаки ветра 0° и составляют 142.9 кН.

С использованием современных численных методов гидрогазодинамики, реализованных в программном комплексе ANSYS CFX, на верифицированных трехмерных моделях проведены расчеты средних, минимальных и максимальных ветровых давлений на фасадные конструкции ЖК при 24-х направлениях ветра (через 15°).

Определены расчетные «огибающие» максимальных и минимальных ветровых давлений учетом всех направлений ветра) на фасадные конструкции зданий ЖК.

Экстремальная расчетная отрицательная ветровая нагрузка на фасад составила:

-1.29 кПа (-129 кгс/м2) для первого корпуса ЖК (значение -1.76 кПа реализуется на крыше); Давления реализуются на поверхности фасадов 22 и верхнего технического этажей в угловых зонах. Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.3 до -1.0 кПа, в угловых зонах достигая -1.25 кПа.

-1.32 кПа (-132 кгс/м2) для второго корпуса ЖК (значение -1.76 кПа реализуется на крыше); Давления реализуются на поверхности фасадов 22 и верхнего технического этажей в угловых зонах. Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.35 до -1.0 кПа, в угловых зонах достигая -1.1 кПа.

-2.23 кПа (-223 кгс/м2) для третьего корпуса ЖК и была отмечена в углублении оконных проемов этажа с котельной. Отрицательная ветровая нагрузка на поверхность фасадных конструкций достигает -1.7 кПа (-170 кгс/м2). Для большей части главных фасадных конструкций отрицательные ветровые давления составляют от -0.5 до -1.2 кПа, в угловых зонах достигая -1.5 кПа.Отметим, что основные пики отрицательных давлений на этажах корпусов реализуются в угловых зонах.

Наибольшая расчетная положительная ветровая нагрузка на фасад составила:

+0.825 кПа (82.5 кгс/ м²) для первого корпуса ЖК (значение 0.88 кПа реализуется на бортике смотровой площадки на 21-м этаже); Давление реализуется на поверхности фасадов 18-20, 22 и верхнего технического этажей. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.4 до 0.7 кПа. 

+0.914 кПа (91.4 кгс/м2) для второго корпуса ЖК; Давление реализуется на поверхности фасадов 17-22 и верхнего технического этажей. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.35 до 0.7 кПа.

+0.97 кПа (97 кгс/м2) для третьего корпуса ЖК и была отмечена на бортиках балконов 10 этажа и выше) и на поверхности фасадов на 20-22 жилых этажах, а также верхнем техническом этаже и котельной. Для большей части главных фасадных конструкций положительные ветровые давления составляют от 0.5 до 0.7 кПа.

Определены расчетные поля коэффициентов усиления скоростей ветра и вычислены уровни пешеходной комфортности на высоте 1.5 м (от верхнего уровня стилобата) для пешеходных зон жилого комплекса по трем нормативно регламентированным критериям.

Наибольшее значение усиления ветра наблюдается при «северном» ветре и составляет 1.8 раза (см. рис. 7.2). В целом можно отметить, что усиление базового ветра происходит в «коридоре» между первым и третьим корпусами и между вторым и третьим корпусами ЖК, а также в зонах, граничащих с углами корпусов ЖК.

 

Выявлены согласующиеся с физическими представлениями локальные зоны, в которых не выполняются нормативные критерии пешеходной ветровой комфортности, в частности, в «коридоре» между вторым и третьим корпусами (по 1-му критерию) и на углу второго корпуса (по 2-му критерию). Это объясняется тем, что при северо-западном направлении ветра нет затенения от застройки . Серебрянка). Превышение в локальной зоне (см. рис. 7.18) первого уровня комфортности составляет 8.6%. Превышение в локальной зоне (см. рис. 7.19) второго уровня комфортности составляет 18% и находиться за пределами стилобата. На основной территории пешеходных зон (на высоте 1.5 м) наблюдается выполнение критериев комфортности по МДС [6].
Снижения скорости приземного ветра в выявленных зонах могут быть достигнуты путем установки неподалеку от входов сплошных или ячеистых ветрозащитных экранов и (или) зеленых насаждений

 

Разработанные параметризованные модели и полученные результаты численного моделирования ветровой аэродинамики рекомендуется использовать при формировании и осуществлении системы мониторинга ЖК.

 

В расчетных исследованиях рассматривалась существующая на данный момент архитектурная ситуация. В случае строительства в окрестности объекта многоэтажных зданий и сноса прилегающей малоэтажной застройки результаты расчетов могут потребовать коррекции.
О компании
Программные комплексы
Наука и образование
Загрузки
Контакты
© 1991-2018 НИЦ СТАДИО. Копирование материалов допускается с разрешения правообладателей сайта. Наш интернет-ресурс, носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Для получения точной информации о НАЛИЧИИ и СТОИМОСТИ товара обращайтесь к консультантам и менеджерам нашей компании. HostCMS.
Яндекс.Метрика