Research on Wind‑induced Interference Effects of Surrounding Buildings on the Long‑span Dome‑roof

HUO Linsheng; QI Hao

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20210621001

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Research on Wind‑induced Interference Effects of Surrounding Buildings on the Long‑span Dome‑roof

更新时间：2025-09-25

- Research on Wind‑induced Interference Effects of Surrounding Buildings on the Long‑span Dome‑roof
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 6, Pages: 1257-1266(2022)
- 作者机构：
  
  大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连 116024
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20210621001
  CLC： TU312
- Received：21 June 2021，
  
  Revised：2021-08-10，
  
  Published：28 December 2022
- 稿件说明：
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霍林生,齐昊.周围建筑群对大跨穹顶屋盖的风致干扰效应研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(06):1257-1266.

HUO Linsheng,QI Hao.Research on Wind‑induced Interference Effects of Surrounding Buildings on the Long‑span Dome‑roof[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(06):1257-1266.
霍林生,齐昊.周围建筑群对大跨穹顶屋盖的风致干扰效应研究[J].防灾减灾工程学报,2022,42(06):1257-1266. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210621001.

HUO Linsheng,QI Hao.Research on Wind‑induced Interference Effects of Surrounding Buildings on the Long‑span Dome‑roof[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(06):1257-1266. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20210621001.

摘要

大跨穹顶屋盖的风荷载会受到周围建筑群的影响，然而目前的规范中给出的风荷载并没有考虑此影响因素，本文研究了周围建筑群的建筑布置形式和建筑面积密度对大跨穹顶屋盖的风致干扰效应及其作用规律。运用计算流体力学（CFD）方法中的雷诺时均方法定常计算屋面平均风压，其中采用指数率风速剖面定义平均风速，采用重组化群

k‑ε

湍流模型模拟湍流特性，并与风洞试验结果进行对比验证了数值模拟方法的准确性。通过在数值风洞中建立大跨穹顶结构与干扰建筑群的组合模型，考虑五种建筑布置形式、四种建筑面积密度和0°~360°风向角，分析穹顶屋面各区域在典型风向下和最不利风向下的风压系数和干扰因子，研究不同的建筑布置形式和建筑面积密度引起的干扰效应。结果表明，当来流上游和下游均有干扰建筑时屋面风压急剧缩减，当来流两侧有干扰建筑时屋面风压显著放大；考虑建筑布置形式，穹顶结构相对的两侧有干扰建筑是最不利布置形式，其中屋面的中心区域和紧邻干扰建筑的区域是干扰效应最剧烈的屋面区域，在结构设计中需要重点关注；干扰效应的程度与建筑面积密度成正比，屋面区域风压的“放大效应”和“缩减效应”均会随建筑面积密度的增大而加剧。本文的研究结果可为大跨穹顶结构的抗风设计提供依据。

Abstract

The wind loads of long-span dome roofs in cities can be affected by surrounding buildings， which are not considered in the current codes. In this paper， the wind-induced interference effects of the building layout and building area density on the long-span dome-roof are studied. Reynolds Average Navier-Stokes method for computational fluid dynamics （CFD） is used to simulate the mean wind pressure on the dome-roof. The exponential wind speed profile and RNG k-ε turbulence model are used to simulate the mean wind speed and turbulence characteristics， respectively. The accuracy of the numerical results is verified through a wind tunnel test. By establishing combined models of the long-span dome structure and interference buildings in the numerical wind tunnel， considering five building layout forms， four types of building area density and 0~360° wind directions， the pressure coefficients and interference factors of each area on the dome-roof under typical wind directions and the most unfavorable wind direction are analyzed， and the interference effects caused by different building layout forms and building area densities are studied. The results demonstrate that the upstream and downstream buildings decrease the wind pressure， while the buildings on both sides of the inflow amplify the wind pressure. Considering the building layout， the most unfavorable building layout is that there are interference buildings on the opposite sides of the dome structure. The interference effect is the most severe in the central area of the roof and the area adjacent to the interference buildings， to which attention needs to be paid in the structural design. The interference effect is directly proportional to the building area density， and the "amplification effect" and "reduction effect" of wind pressure are strengthened with the increase of building area density. The results of this paper can provide a reference for wind-resistant design of long-span dome structures.

关键词

Keywords

references

Zhou P ， Tang B ， Liu P ， et al . Study on wind load distribution on the surface of dome structure based on CFD numerical simulation ［J］. Journal of Physics： Conference Series ， 2019 ， 1176 ： 52 ‑ 56 .

李永鑫，李钢，甘石 . 低矮房屋风致干扰效应研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1023 ‑ 1029 .

Li Y X ， Li G ， Gan S . Study on wind‑induced mean interference effects between low‑rise buildings ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2017 ， 37 （ 6 ）： 1023 ‑ 1029 . （in Chinese）

王立，李钢，甘石，等 . 强风下不同高度低矮建筑间干扰效应研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2019 ， 39 （ 3 ）： 110 ‑ 117 .

Wang L ， Li G ， Gan S ， et al . Wind‑induced interference effects of low‑rise buildings with different heights under strong wind ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2019 ， 39 （ 3 ）： 110 ‑ 117 . （in Chinese）

Cheng C M ， Fu C L . Characteristic of wind loads on a hemispherical dome in smooth flow and turbulent boundary layer flow ［J］. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics ， 2010 ， 98 （ 6 ）： 328 ‑ 344 .

张雪峰，崔家春，张映洲 . 南京牛首山文化旅游区佛顶宫大穹顶大跨空间自由曲面屋盖风荷载特性研究［J］. 建筑结构， 2018 ， 48 （ 14 ）： 14 ‑ 18 .

Zhang X F ， Cui J C ， Zhang Y Z . Study on wind load characteristics of large‑dome and large‑span spatial free‑surface roof of Fo Ding Palace in Nanjing Niushoushan Cultural and Tourism Zone ［J］. Building Structure ， 2018 ， 48 （ 14 ）： 14 ‑ 18 . （in Chinese）

Hou Y ， Chen C ， Zhou Y ， et al . Investigation of natural ventilation performance of large space circular coal storage dome ［J］. Building Simulation ， 2021 ， 14 （ 4 ）： 1077 ‑ 1093 .

Kim Y C ， Yoon S ， Cheon D ， et al . Characteristics of wind pressures on retractable dome roofs and external peak pressure coefficients for cladding design ［J］. Journal of Wind Engineering & Industrial Aerodynamics ， 2019 ， 188 ： 294 ‑ 307 .

何星星，苏波，石启印 . 阶梯型大跨屋盖结构风荷载数值模拟研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2015 ， 35 （ 3 ）： 307 ‑ 312 .

He X X ， Su B ， Shi Q Y . Numeical simulation of wind‑induced loads on large span ladder‑type roof structures ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2015 ， 35 （ 3 ）： 307 ‑ 312 . （in Chinese）

刘庆宽，卢照亮，郑云飞，等 . 大跨球壳结构风压分布规律和风致干扰效应试验研究［J］. 建筑结构学报， 2016 ， 37 （ 10 ）： 140 ‑ 146 .

Liu Q K ， Lu Z L ， Zheng Y F ， et al . Experimental study on wind pressure distribution and wind‑induced interference effects on long‑span spherical structure ［J］. Journal of Building Structures ， 2016 ， 37 （ 10 ）： 140 ‑ 146 . （in Chinese）

Sadeghi H ， Heristchian M ， Aziminejad A ， et al . CFD simulation of hemispherical domes： structural flexibility and interference factors ［J］. Asian Journal of Civil Engineering ， 2018 ， 19 （ 5 ）： 535 ‑ 551 .

殷志祥，姜昕彤，崔翰博 . 开洞口煤仓风致干扰效应的CFD模拟［J］. 防灾减灾工程学报， 2016 ， 36 （ 5 ）： 841 ‑ 846 .

Yin Z X ， Jiang X T ， Cui H B . CFD simulation of wind induced interference effects of opening round coal bunker ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2016 ， 36 （ 5 ）： 841 ‑ 846 . （in Chinese）

王根伟，马江波，刘存鹏 . 周边高层建筑对大跨屋盖结构静风干扰效应试验研究［J］. 建筑结构， 2019 ， 49 （ 9 ）： 115 ‑ 119 .

Wang G W ， Ma J B ， Liu C P . Wind tunnel tests of interference effects of static wind on long‑span roof from high‑rise buildings ［J］. Building Structure ， 2019 ， 49 （ 9 ）： 115 ‑ 119 . （in Chinese）

吴立，彭国东，彭兴黔 . 大跨体育场馆建筑群风干扰效应数值模拟研究［J］. 建筑结构， 2019 ， 49 （ 11 ）： 135 ‑ 139 .

Wu L ， Peng G D ， Peng X Q . Numerical simulation of wind interference effect on large‑span stadium buildings group ［J］. Building Structure ， 2019 ， 49 （ 11 ）： 135 ‑ 139 . （in Chinese）

Kim J J ， Baik J J . A numerical study of the effects of ambient wind direction on flow and dispersion in urban street canyons using the RNG k ‑ ε turbulence model ［J］. Atmospheric Environment ， 2004 ， 38 （ 19 ）： 3039 ‑ 3048 .

Koutsourakis N ， Bartzis J G ， Markatos N C . Evaluation of Reynolds stress， k ‑ ε and RNG k ‑ ε turbulence models in street canyon flows using various experimental datasets ［J］. Environmental Fluid Mechanics ， 2012 ， 12 （ 4 ）： 379 ‑ 403 .

Architectural Institute of Japan . Recommendations for loads on buildings ［S］. Japan ： Architectural Institute of Japan ， 2004 .

建筑结构荷载规范： GB 50009—2012 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2012 .

孙瑛 . 大跨屋盖结构风荷载特性研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2007 .

Sun Y . Characteristics of wind loading on long‑span roofs ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2007 . （in Chinese）

Launder B E ， Spalding D B . The numerical computation of turbulent flows ［J］. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering ， 1974 ， 3 （ 2 ）： 269 ‑ 289 .

日本建筑学会 . 建筑风荷载流体计算指南［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 2010 .

Architectural Institute of Japan . Guide for numerical prediction of wind loads on buildings ［M］. Beijing ： China Architecture & Building Press ， 2010 . （in Chinese）

霍林生，潘林俊，陈超豪 . 不同间距比的大跨度穹顶结构风致干扰效应研究［J］. 沈阳建筑大学学报（自然科学版）， 2021 ， 37 （ 1 ）： 17 ‑ 26 .

Huo L S ， Pan L J ， Chen C H . Study on wind‑induced interference effects of long‑span dome roof structure with different spacing ratio ［J］. Journal of Shenyang Jianzhu University （ Natural Science）， 2021 ， 37 （ 1 ）： 17 ‑ 26 . （in Chinese）

陈波，程行，张丽娜，等 . 不同排列方式平屋面建筑群极值风荷载干扰效应影响研究［J］. 建筑结构学报， 2018 ， 39 （ 10 ）： 1 ‑ 10 .

Chen B ， Cheng X ， Zhang L N ， et al . Investigation on interference effects on peak wind loads on a group of buildings with flat roof under different arrangements ［J］. Journal of Building Structures ， 2018 ， 39 （ 10 ）： 1 ‑ 10 . （in Chinese）

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