CN108168830A - 一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置 - Google Patents

一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置 Download PDF

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李华强
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Abstract

本发明公开了一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，涉及结构风工程领域，包括建筑模拟系统，由建筑模型、建筑底板组成；坡度模拟系统，由前坡子系统、建筑平台、后坡子系统、驱动子系统组成，建筑平台的前、后侧与前坡子系统和后坡子系统分别可转动的连接，其上通过建筑底板安装有建筑模型，驱动子系统调节控制建筑平台的高度以及前坡子系统和后坡子系统的坡度；测压管，穿过建筑底板且布设于建筑模型内。本发明不仅解决了现阶段试验装置尚无研究山区建筑风压特性的不足，还可以通过改变不同地形模拟试验装置的坡度，以模拟不同坡度以及不同高宽比的山区地形；而通过改变建筑模型的数量以及更换建筑模型的不同高度，以模拟山区建筑不同的分布形式。

Description

一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置
技术领域
本发明属于结构风工程技术领域，具体涉及一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置。
背景技术
我国地域辽阔，但由于板壳运动等一系列地质运动，造成2/3的陆地面积为山地，其中尤以西南地区最为广阔，受地形限制建筑往往修建于山区之中。传统风洞试验中，针对建筑模型的地形大多模拟的是平原，而现有研究表明山区建筑由于地形的影响将产生复杂的变化。与平原建筑相比，山区建筑受到山坡的影响，风并非垂直作用于建筑上，而是呈一定的角度。同时，由于我国山区建筑所处地形复杂，坡度变化范围大，这就更加增大了风洞中对山区建筑试验的难度。由于以上存在的难点，尚无法详细的分析山区建筑的风场特性。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，该系统不仅可以实现针对山区建筑的风洞模拟，并且可以模拟不同地形坡度、不同高宽比和不同数量山区建筑的模拟。
为达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，包括：建筑模拟系统，用于模拟山区建筑，由建筑模型、建筑底板组成；坡度模拟系统，用于模拟山区建筑所处地形，由位于上风向的前坡子系统、建筑平台、位于下风向的后坡子系统、驱动子系统组成，建筑平台的前、后侧与前坡子系统和后坡子系统分别可转动的连接，其上通过建筑底板安装有建筑模型，驱动子系统调节控制建筑平台的高度以及前坡子系统和后坡子系统的坡度；测压管，用于采集山区建筑的风压数据，穿过建筑底板且布设于建筑模型内。
进一步，所述前坡子系统包括前坡板，所述后坡子系统包括后坡板，建筑平台与前坡板和后坡板分别通过旋转轴连接。
进一步，所述前坡子系统还包括挡板、封板、滑座和滑轨，滑座安装在前坡板上，滑轨上安装有挡板，且滑轨与滑座滑动配合，封板的一端安装在前坡板上，另一端紧贴于挡板上且两者可自由滑动。
进一步，所述驱动子系统包括连接于建筑平台的垂直顶升装置、连接于后坡板的后坡顶升装置和连接于挡板的前坡顶升装置，所述垂直顶升装置、后坡顶升装置和前坡顶升装置为液压缸、气缸、电液推杆或电动推杆中的一种。
进一步，所述后坡顶升装置与后坡板通过销板和销钉铰接，后坡板与销板固结为一体，销板与后坡顶升装置之间通过所述的销钉实现铰接；所述前坡顶升装置与挡板之间连接有所述的旋转轴。
进一步，所述后坡顶升装置与垂直顶升装置成锐角布置，前坡顶升装置与垂直顶升装置成直角布置。
进一步，所述建筑平台的下方设有多个呈并排布置的垂直顶升装置。
进一步，所述坡度模拟系统还包括用于显示前坡子系统和后坡子系统坡度的坡度指示装置，所述坡度指示装置由坡度指针以及坡度指示盘组成，所述坡度指针始终保持竖直。
进一步，所述山区建筑包括在建筑平台上设置的若干个建筑模型。
本发明的有益效果是：其一、能够测试多种建筑分布形式、多种地形坡度以及不同高宽比等多种地形山区建筑的风压测试；其二、通过调节垂直顶升装置，以测试地形不同高宽比山区建筑的风压特性；其三、不仅可以通过调节前坡板顶升装置模拟山区建筑，而且通过调节后坡板顶升装置模拟不同坡度山顶上的建筑，亦可模拟高差较大地形之上的建筑；其四、在试验过程中，通过调节液压控制子系统，可以自动调节模型的坡度，同时可通过坡度指示装置对坡度进行监控，以实现在不中断试验的过程中继续进行，大大节省试验时间。
总的来说，该风洞试验装置解决了现阶段风洞实验装置尚无法模拟山区建筑的不足，并且可以通过更换不同数量以及结构形式的建筑模型实现对不同建筑的模拟，通过调节液压控制子系统以模拟山区建筑复杂的地形。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为建筑模拟系统以及坡度模拟系统示意图；
图3为坡度模拟系统立面示意图；
图4为图3的I部放大示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图1-4，附图中的元件标号分别表示：建筑模拟系统1，建筑模型11、建筑底板12；坡度模拟系统2，前坡子系统21、建筑平台22、后坡子系统23、驱动子系统24、坡度指示装置25、旋转轴26，前坡板211、挡板212、封板213、滑座214、滑轨215，后坡板231、销板232、销钉233，垂直顶升装置241、后坡顶升装置242、前坡顶升装置243，坡度指针251、坡度指示盘252；测压管3。
实施例基本如附图所示：本实施例提供一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，包括用于模拟山区建筑的建筑模拟系统1、用于模拟山区建筑所在地形的坡度模拟系统2以及用于采集山区建筑的风压数据的测压管3；所述建筑模拟系统1由建筑模型11及其底部的建筑底板12组成；所述坡度模拟系统2主要由位于上风向的前坡子系统21，固定建筑模型11的建筑平台22，位于下风向的后坡子系统23，用于控制建筑平台22的高度、前坡子系统21和后坡子系统23的坡度的驱动子系统24，用于显示前坡子系统21和后坡子系统23坡度的坡度指示装置25，分别用于连接建筑平台22与后坡子系统23之间以及前坡子系统21之间的旋转轴26；所述前坡板子系统21由前坡板211、挡板212、封板213、滑座214以及滑轨215组成；所述后坡子系统23由后坡板231、销板232以及销钉233组成；所述驱动子系统24由垂直顶升装置241、后坡顶升装置242以及前坡顶升装置243组成；所述坡度指示装置25由坡度指针251以及坡度指示盘252组成。
作为上述方案的进一步改进，所述封板213一段固定于前坡板211，另一端紧贴于挡板212，在驱动子系统24调节试验装置坡度过程中既能够保持前坡板211与挡板212之间的相互滑动，又能够封堵前坡板211和挡板212之间的空隙。
作为上述方案的进一步改进，所述山区建筑包括在建筑平台22上设置有若干建筑模型11，并且可以根据实际需要将建筑模型11进行更换。这样，通过改变建筑模型的数量以及更换建筑模型的不同高度，以模拟山区建筑不同的分布形式。
作为上述方案的进一步改进，所述垂直顶升装置241成套布设于建筑平台的两端且能够同步顶升，在顶升过程中建筑平台始终保持水平。
作为上述方案的进一步改进，所述旋转轴26能够保持连接两端装置的同时能够自由旋转，前坡顶升装置在顶升其与挡板之间旋转轴的过程中旋转轴紧贴风洞底部移动。
本试验装置的具体操作方法如下：首先，根据试验需要选择符合实际工程或试验人员所需要的建筑模型11，并将其布设于建筑平台22的相对位置，而后将测压管3布设于建筑模型11内部；其次，以坡度指示装置25监控为基础，通过驱动子系统24以调节建筑平台22的高度、前坡子系统21以及后坡子系统23的坡度，以模拟不同坡度以及不同高宽比的山区地形。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，包括:
建筑模拟系统(1)，用于模拟山区建筑，由建筑模型(11)、建筑底板(12)组成；
坡度模拟系统(2)，用于模拟山区建筑所处地形，由位于上风向的前坡子系统(21)、建筑平台(22)、位于下风向的后坡子系统(23)、驱动子系统(24)组成，建筑平台的前、后侧与前坡子系统和后坡子系统分别可转动的连接，其上通过建筑底板安装有建筑模型，驱动子系统调节控制建筑平台的高度以及前坡子系统和后坡子系统的坡度；
测压管(3)，用于采集山区建筑的风压数据，穿过建筑底板且布设于建筑模型内。
2.根据权利要求1所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述前坡子系统包括前坡板(211)，所述后坡子系统包括后坡板(231)，建筑平台与前坡板和后坡板分别通过旋转轴(26)连接。
3.根据权利要求2所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述前坡子系统还包括挡板(212)、封板(213)、滑座(214)和滑轨(215)，滑座安装在前坡板上，滑轨上安装有挡板，且滑轨与滑座滑动配合，封板的一端安装在前坡板上，另一端紧贴于挡板上且两者可自由滑动。
4.根据权利要求3所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述驱动子系统包括连接于建筑平台的垂直顶升装置(241)、连接于后坡板的后坡顶升装置(242)和连接于挡板的前坡顶升装置(243)，所述垂直顶升装置、后坡顶升装置和前坡顶升装置为液压缸、气缸、电液推杆或电动推杆中的一种。
5.根据权利要求4所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述后坡顶升装置与后坡板通过销板(232)和销钉(233)铰接，后坡板与销板固结为一体，销板与后坡顶升装置之间通过所述的销钉实现铰接；所述前坡顶升装置与挡板之间连接有所述的旋转轴。
6.根据权利要求4所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述后坡顶升装置与垂直顶升装置成锐角布置，前坡顶升装置与垂直顶升装置成直角布置。
7.根据权利要求4所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述建筑平台的下方设有多个呈并排布置的垂直顶升装置。
8.根据权利要求1-7任一项所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述坡度模拟系统还包括用于显示前坡子系统和后坡子系统坡度的坡度指示装置(25)，所述坡度指示装置由坡度指针(251)以及坡度指示盘(252)组成，所述坡度指针始终保持竖直。
9.根据权利要求8所述的模拟山区风对结构影响的风洞试验装置，其特征在于，所述山区建筑包括在建筑平台上设置的若干个建筑模型。
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