有關高層建筑風環境的探究(3頁).doc
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2022-07-07
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1、有關高層建筑風環境問題的探究摘要:根據學生宿舍七號樓下變幻莫測的強烈陣風現象引出高樓風現象,隨后解釋其形成機理及特點,以及列舉出其對建筑周圍風環境的影響。由于高樓風是高層建筑的衍生產物,并不是依據人的主觀意愿所產生的,其對建筑下面過往行人和通行車輛的安全有一定程度的威脅,故在最后對高樓風的防治對策和措施做了思考。關鍵詞:高樓風,高層建筑,環境影響,防治措施一、 “高樓風”現象 我的宿舍在學生宿舍七號樓,通過上大學以來將近兩年時間的觀察,我注意到了這樣一個現象:在學生宿舍七號樓周圍常會受到判斷不清方向、忽強忽弱的風的襲擊,如果遇上風力較強的天氣,那么在樓前行走將會變得異常的艱難,尤其是在入口區域2、,總覺得自己要被風吹倒了。我想這風產生的原因是不是因為七號樓是高層建筑,較高大,從而影響了建筑周圍的氣壓,產生了“奇怪的風”。查了資料之后,才知道這種現象叫做“高樓風”。二、 高樓風的原理和分類由于高層建筑阻擋了近地風的流動,造成不同部位風壓差:在迎風面上由于空氣流動受阻,速度 降低,風的部分動能變為靜壓,使建筑物迎風面上的壓力大于大氣壓,從而形成正壓;在背風面、側風面(屋頂和兩側)由于氣流曲繞過程形成空氣稀薄現象,該處壓力小于大氣壓從而形成負壓,這兩種氣壓差造成氣流快速流動產生高樓風。換句話說,高大建筑物較大程度改變了建筑物周圍的局地風場,從而形成高樓風。 根據樓群的布局不同,高樓風大體可分3、為以下幾種類型: 1. 分流風:風迎著建筑物沿墻面流動,遇到拐角處就分流離去。分流離去的風速高于周圍的風速。 2. 下沖風:氣流遇到建筑物時,在建筑物高度的60%70% 形成從上往下沖的勁風。 3. 逆風:沖向建筑物的風沿著墻面下降,一旦落到地面便向上方反向流動,特別是在高層建筑前有低層建筑的情況下,更易助長這種逆流現象,使之變成快速流動的強氣流。 4. 峽谷風:在高層建筑彼此鄰接的場合,風流過建筑物之間的縫隙時,分流風和下沖風共同作用,形成快速流動的強風。5. 開口部風:在建筑物下層的開口部分,上側風與下側風糾纏在一起,使這個部分成為風口,來自各個方面的風在此匯集,快速流過。 6.穿堂風:在4、市區,風沿著馬路或胡同穿掃過而形成。林立的建筑物越是排得整整齊齊,穿堂風越容易形成。 三、 高樓風的特點高樓風的特點:風速大,風向不規則、變幻莫測。高樓風是高層建筑發展的產物,主要分布于高層建筑周圍,具有特殊的分布性。影響高樓風的因素主要有建筑物的高度、長度、深度以及形狀等,這些因素會影響高樓風的氣流分布。當建筑物長度與深度不變時,高度越高,建筑物兩側風速增幅越大,風速越大;當建筑物的高度與深度不變時,長度越長,建筑物頂部風速增幅越大,風速越大;當建筑物的高度與長度不變時,深度越大,建筑物背面的風速增幅也越大,風速也越大。高層建筑如建筑呈橫長形時風速最大區為建筑上方,當建筑呈細高形時風速最大區5、為建筑兩側。當建筑物為正方形或矩形時,風速最大區出現在建筑兩側的前角,當建筑物為圓形時,風速最大區出現在兩側中部。隨著周圍高層建筑的增多更容易形成峽谷風,風速增幅更大。四、 高樓風的影響 1.高樓風對高層建筑安全的影響主要體現為“風振效應”。何謂風振效應?就是高層建筑遇到強風時,高層建筑周圍的風有脈動效直,形成一種漩渦,風與建筑物產生摩擦,加上強風對其整體結構產生巨大的沖擊作用,從而引起高層建筑振動。因此,高層建筑的設計和建造均需考慮抗風振性,使高樓風不會對高層建筑的結構安全產生太大影響。 2.高樓風對高層建筑中居民的生活也有影響。迎風面強風摧打居民住宅的窗戶產生的撞擊噪聲、側風面風束之間相互6、摩擦產生的風噪聲都會影響到居民的情緒和休息。當高層建筑物下部發生火災時,高樓風很可能會成為加大火勢的重要幫兇,大火及其濃煙很容易借助風勢,以很短的時間向上部蔓延。因此高樓風很容易使火災蔓延危害居民生命財產安全,同時火勢迅速蔓延也給消防救援工作增加了很大的難度。3.高樓風對樓下行人的安全也會產生影響。由前面分析可知,高層建筑下部的高樓風種類有穿堂風、下沖風。這些風的風速不比樓上的風速弱,有時甚至比樓上的風速還強。在樓群底層的過道里,瞬間風速能達到外圍環境風的3至4倍,如果當時風力5級,樓道中可能出現瞬間就將人吹走的狂風,而颮線風瞬間產生的風速甚至高達12級以上。下表是風速大小對人行為的影響情況說7、明表。 風速(m/s)對應風級 人的行為表現0614級行動無障礙6945級大多數人的行動不受影響91557級還可以按本人意愿行動152078級步行的安全界限208級以上危險 從上表可知,由于高層建筑可以將上面的高速風引至地面,當周圍環境風級為4級時,高樓底下的風可能達到78級甚至以上,行人步行將非常艱難甚至會被風吹倒造成人身傷害。 五、 高樓風防治對策措施1.未建的或待建的高層建筑高樓風防范措施。建筑規劃布局應合理:充分利用建筑的布置及其與周圍建筑的關系,盡量減少強風面積或在人們活動的地區防止強風。按建筑設計規范要求確保樓房之間的間距。建筑平面和剖面形狀要合理設計:如在建筑物上設置結構性洞口形8、成風街,有利于高樓風直接從該風街通過,減少了高樓風向下部、兩側的輸送,減輕了高樓風對高層建筑底部、兩側的影響。進行風環境風洞實驗,通過模型來模擬確定高樓風的氣流和渦流區分布。2.已建高層建筑高樓風防范措施。可在高層建筑外部加設一層金屬防風網,將可有效減少高樓風(據有關報道,金屬網可以濾掉70%的高樓風),克服高樓中普遍存在的旋風現象。但要充分考慮濾網的相關參數,以免產生風噪聲,消除“二次污染”。高層建筑下部多種植綠化樹木,樹木可起到擋風作用,樹冠的不規則形狀也能干擾氣流,減弱下沖風的風速,減輕其對行人的影響。六、 結語高樓風的產生是不可避免的,但其對環境的影響并不是不可解決,可以通過各種手段和措施減輕。隨著建造技術的發展和科技水平的提高,高樓風對環境的影響可能會有負面轉為正面,從而造福人類。參考文獻1百度百科2黃榮.高樓風環境影響評價淺析.大眾科技,2010(5)3國家環境保護總局環境工程評估中心.環境影響評價案例分析K.2007.4劉輝志等.城市高大建筑群周圍風環境研究J.中國科學D輯 地球科學,2005,(35增刊).5聶少鋒,周緒紅,周天華,等CAARC標準高層建筑三維鈍體繞流風場數值模擬J土木建筑與環境工程,2009,31(6):40-46.