Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий с учетом аэродинамических аспектов

Автор: Михайлова Мария Константиновна, Далинчук Виолетта Сергеевна, Бушманова Александра Васильевна, Доброгорская Любовь Вячеславовна

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 10 (49), 2016 года.

Бесплатный доступ

Учет аэродинамической характеристики очень важен для обеспечения безопасности высотных зданий. Такие здания могут иметь различные формы, и аэродинамика каждого уникальна, что делает ее определение весьма сложным процессом. Целью данной работы является определение основных аспектов аэродинамики зданий. В рамках поставленной цели решаются такие задачи, как выявление способов распознавания аэродинамической характеристики здания, рассмотрение аэродинамики комплекса зданий, установление основных факторов, оказывающих влияние на формирование и изменение аэродинамической обстановки, а также рассмотрены некоторые виды защиты от ветра на уровне пешеходов. Для этого были рассмотрены основные факторы, имеющие сильное влияние на аэродинамику здания, которые необходимо учитывать при проектировании. Было выявлено, что одними из наиболее эффективных способов определения распределения ветровых потоков является продувание модели здания в аэродинамической трубе, а также использование аэродинамических коэффициентов, что плотная застройка зданий требует особого внимания при рассмотрении и что при высоких скоростях ветровых потоков необходимы специальные мероприятия по защите на уровне пешеходов.

Еще

Аэродинамика, высотные здания, ветровые потоки, ускоренные ветровые течения, роза ветров, ветровые нагрузки, аэродинамическая труба

Короткий адрес: https://sciup.org/14322295

IDR: 14322295 | DOI: 10.18720/CUBS.49.4

Список литературы Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий с учетом аэродинамических аспектов

Статистика самых высоких небоскребов в мире . Систем. требования: Internet explorer. URL http://www.antula.ru/site-rielter_271.htm (дата обращения: 3.02.2016)
Казакевич М.И. Актуальные проблемы аэродинамики высотных здания//Металлические конструкции. 2007. Т.13. №3. С.151-161.
Гузеев А.С., Короткин А.И., Лебедев А.О., Роговой Ю.А. Анализ некоторых результатов по определению аэродинамических характеристик высотных зданий//Инженерно-Строительный журнал. 2009. №3. С.50-52.
Aly Aly. Pressure integration technique for predicting wind-induced response in high-rise buildings//Mousaad Alexandria Engineering Journal. 2013. №.52. Pp.717-731.
Горохов Е. В., Кузнецов С. Г. Ветровые нагрузки на низких зданиях в застройке с высотным зданием//Современное промышленное и гражданское строительство. 2006. Т. 3. №1. С.51-56.
Реттер Э. И., Серебровский Ф. Л. Аэродинамическая характеристика жилых зданий//АВОК. 2008. № 5.
Дорошеноко С.А. Исследование влияния близжайшей застройки на изменение обтекания ветровым потоком высотного здания//Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2013. №1(29). С.9-13.
Дубинский С.И. Численное моделирование ветровых воздействий на высотные здания и комплексы//Диссертация. 2010. С.1-198.
Генералов В.П., Генералова Е.М. Высотные жилые здания и комплексы//Монография. 2013. С.1-398.
Hansen S. Vortex-induced vibrations of line-like structures//Structural Engineers World Congress. 2007. Vol. 15. №.1. Pp. 15-23.
Айрапетов А.Б. Новые аспекты аэродинамики ветрового нагружения высотных зданий в мегаполисе, новые подходы и методические принципы исследований как источник концепции формирования новых нормативов проектирования и строительства//Academia. Архитектура и строительство. 2010. №3. С. 582-584.
Кошкин А.А. Анализ динамического воздействия воздушного потока на тандем моделей высотных зданий//Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2014. №2(43). С.134-141.
Исаев С.А., Баранов П.А., Жукова Ю.В., Терешкин А.А., Усачов А.Е. Моделирование ветрового воздействия на ансамбль высотных зданий с помощью многоблочных вычислительных технологий//Инженерно-физический журнал. 2014. Т.87. №1. С.107-118.
Дубинский С.И. Численное моделирование ветровых воздействий на комплекс «Федерация» «Москва-Сити»//International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2008. Т.04. №2. С.58-59.
Дорошенко С.А. Исследование влияния близлежащей застройки на изменение обтекания ветровым потоком высотного здания//Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2013. №1(29). С. 9-13.
Дубинский С.И., Дорошенко А.В. Численное моделирование скоростей ветра в реальной застройке на примере района г.Токио//Приволжский научный журнал. 2012. №4(24). С.70-75.
Попов Н.А., Богачев Д.С. Воздействия ветра на высотные здания в условиях плотной городской застройки//Вестник НИЦ Строительство. 2011. №3-4. С.189-198.
Горохов Е.В., Васильев В.Н., Кузнецов С.Г., Лозинский Э.А. Уплотнение существующей жилой застройки высотным зданием с учетом ветрового подпора на вентиляционные системы низких зданий//Металлические конструкции. 2012. №1. С.49-60.
Жучков О.А., Маринич Е.С., Турмов С.Г. Высотные здания и тенденции комплексной застройки в жилищном строительстве современного крупного города//Современное общество: проблемы, идеи, инновации. 2015. №4. С.89-93.
Спиридонов С.В., Ключникова О.Н. Определение динамической составляющей ветровой нагрузки для несимметричных высотных зданий//Вестник ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. 2012. №1. С.132-135.
Pereira J.D. Wind Tunnels: Aerodynamics, Models and Experiments. New York: Nova Science Publishers, Inc. 2011. 227 p.
Кузнецов С.Г. Испытание высотных зданий в аэродинамической трубе с атмосферным приземным пограничным слоем//Металлические конструкции. 2009. Т.15. №1. С.85-91.
Дорошенко С.А., Дорошенко А.В., Орехов Г.В. Определение ветровой нагрузки на трехмерные конструкции с помощью моделирования в аэродинамической трубе//Вестник МГСУ. 2012. №7. С.69-74.
Егорычев О.О., Орехов Г.В., Ковальчук О.А. Дорошенко С.А. Проработка конструкции аэродинамической трубы для проведения аэродинамических и аэроакустических испытаний строительных конструкций//Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2011. №4. С.25-29.
Аношкина О.О., Мокшин Д.И. Аэродинамические трубы и их использование в строительном проектировании//В сборнике: Избранные доклады 61-й университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых 2015. С.119-123.
Талапов В. Что предшествовало BIM: вехи в истории развития «докомпьютерного» проектирования . Систем. требования: Internet explorer. URL: http://isicad.ru/ru/articles.php?article_num=14197 (дата обращения: 3.02.2016)
Кубенин А.С., Федосова А.Н. Прогнозирование ветровой нагрузки на уникальное высотное здание на основе численного моделирования//Научное обозрение. 2015. №8. С.130-135.
Земцова О.Г., Шеин А.И., Бочкарев Р.В. Ветровые нагрузки на сооружения в виде давления переменного ветрового потока//Современные научные исследования и инновации. 2014. №11-1(43). С.31-34.
Горохов Е.В., Пичугин С.Ф., Махинько А.В., Назим Я.В. Экспериментальное определение результирующих аэродинамических характеристик моделей зданий и сооружений//Металлические конструкции. 2011. Т.17. №2. С.85-95.
Белостоцкий А.М., Дубинский С.И., Афанасьева И.Н. Численное моделирование задач строительной аэродинамики. Разработка методик и исследования реальных объектов//International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2010. Т.6. №1-2. С.67-69.
Андреева П.И., Ковальчук О.А. Сравнительный анализ результатов экспериментальных натуральных динамических исследований и расчета динамических характеристик высотного жилого здания//International journal for computation civil and structural engineering. 2012. №4. С.13-18.
Дыховичный Ю.А. Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности. М.: Изд-во Рипол Классик, 2013. 254 с.
Бекмаматова Л.Н., Алексеенко В.Н., Жиленко О.Б. Особенности оценки ветрового воздействия на высотные здания//Молодежный научный форум: технические и математические науки. 2016. №1(30). С.4-12.
Кузнецов С.Г., Дроздов А.А. Ветровые нагрузки на кровлю малоэтажного здания под воздействием высотного здания//Современное промышленное и гражданское строительство. 2010. Т.6. №3. С.177-183.
Земцова О.Г., Шеин А.И., Бочкарев Р.В. Ветровые нагрузки на сооружения в виде давления переменного ветрового потока//Современные научные исследования и инновации. 2014. №11-1(43). С.31-34.
Поддаева О.И., Дубинский С.И., Федосова А.Н. Численное моделирование ветровой аэродинамики высотного здания//Промышленное и гражданское строительство. 2014. №9. С.23-27.
Исаев С.А., Ватин Н.И., Баранов П.А., Судаков А.Г., Усачов А.Е., Егоров В.В. Разработка и верификация многоблочных вычислительных технологий для решения нестационарных задач строительной аэродинамики высотных зданий в рамках подхода URANS//Инженерно-строительный журнал. 2013. №1(36). С.103-109.
Дубинский С.И. Расчеты высотных сооружений при ветровом воздействии//САПР и графика. 2005. №10. 1 с.
Зверяев Е.М. Возникновение волны сдвига при поперечном ударе по высотному зданию//Строительство и реконструкция. 2015. №3(59). С.67-74.
Yin Zhou, Tracy Kijewski, Ahsan Kareem. Aerodynamic Loads on Tall Buildings: Interactive Database//Journal of Structural Engineering. 2004. Pp.395-404.
Поддаева О.И., Дубинский С.И., Федосова А.Н. Численное моделирование ветровой аэродинамики высотного здания//Промышленное и гражданское строительство. 2014. №9. С.23-27.
Горохов Е.В., Кузнецов С.Г., Васылев В.Н., Лозинский Э.А., Дроздов А.А. Ветровая нагрузка на высотное здание//Металлические конструкции. 2011. Т.17. №4. С.225-235.
Евтушенко А.И., Олейникова Е.В., Кудасова А.С. Аэродинамика строительных конструкций//В книге: Строительство и архитектура -2015 материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО "Ростовский государственный строительный университет", Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. 2015. С. 330-331.
Арабханов Р.М. Ветровые нагрузки на высотные жилые дома//Промышленное и гражданское строительство. 2004. №8. 24 с.
Табунщиков Ю. А., Шилкин Н. В. Аэродинамика высотных зданий//AВОК. 2004. № 8.
Гувернюк С. В., Гагарин В. Г. Компьютерное моделирование аэродинамических воздействий на элементы ограждений высотных зданий//АВОК. 2006. № 8.
Бедаш С. Н., Борисов А. В., Гагарин В. Г., Гувернюк С. В., Козлов В. В., Петров Д.Н. Расчет аэродинамики и дождевого увлажнения стен высотных зданий.//Ломоносовские чтения. Научная конференция. Секция механики. М.: Изд-во Московского ун-та, 2005. 56 с.
Ваганова Ж.В. Исследование ускорения воздушного течения между зданиями повышенной этажности и его влияния на ветровую нагрузку на фасады//В сбонике: Избранные доклады 61-й университетской научно-технической конференции студентов и молодых ученых 2015. С.132-133.
Немова Д.В., Ватин Н.И., Петриченко М.Р., Корниенко С.В., Горшков А.С. Воздушный режим трехслойной стеновой конструкции//Строительство уникальных зданий и сооружений. 2016. № 6 (45). С. 102-114.
Корниенко С.В. Температурно-влажностный режим наружных стен с вентилируемым фасадом//Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5. С. 389-394.
Построение розы ветров для городов России . Систем. требования: Internet explorer. URL: http://stroydocs.com/info/e_veter (дата обращения: 3.02.2016)
Лицкевич В.К., Конова Л.И. Учет природно-климатических условий местности в архитектурном проектировании. М.: Изд-во МАРХИ, 2011. 44 с.
СП 131.13330.2012. Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением N 2). 2012
Чурин П.С., Поддаева О.И., Егорычев О.О. Проектирование макетов уникальных зданий и сооружений в экспериментальной аэродинамике//Научно-технический вестник Поволжья. 2014. №5. С.332-335.
Гузеев А.С., Короткин А.И., Лебедев А.О., Роговой Ю.А. Воздействие ветрового потока на высотные здания//Жилищное строительство. 2009. №9. С. 13-17.
Егорычев О.О., Чурин П.С. Экспериментальное исследование ветровых нагрузок на высотные здания//Жилищное строительство. 2015. №6. С.20-22.
Сергеевцев Е.Ю., Зубков Д.А., Румянцев А.А. Изучение динамических характеристик высотного здания//Вестник МГСУ. 2011. №4. 266 с.
СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. 2011
Гордеев В.Н., Лантух-Лященко А.И., Пашинский В.А., Перельмутер А.В., Пичугин С.В. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения. М.: Изд-во АСВ, 2007. 482 с.
Мелешко В.А., Хертек У.Х., Роговой Ю.А. Определение аэродинамических параметров навеса вокзала «Олимпийский парк». Физический и численный эксперименты//Инженерно-Строительный журнал. 2013. №9. С.4-9.
Соколов В.А., Страхов Д.А., Синяков Л.Н. Расчет сооружений башенного типа на динамические воздействия с учетом податливости свайного фундамента и основания//Инженерно-Строительный журнал. 2013. №4. С. 46-50.
Кравченко Г.М., Труфанова Е.В., Долженко А.В. Динамический расчет зданий на ветровые нагрузки с учетом пульсационной составляющей//Журнал APRIORI. Серия: Естественные и технические науки. 2013. №1. С.1-7.
Ching-Wen C., Jing-Jong J. Case study of wind-resistant design and analysis of high mast structures based on different wind codes//Journal of Marine Science and Technology. 2008. Vol. 16. №.4. Pp. 275-287.
Бурцева О.А., Кабельков В.А. Оценка ветрового воздействия и исследование устойчивости высотных сооружений//Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2014. №3(178). С.59-65.
Грышанкова А.Е. О проблеме учета колебаний при расчете инженерных конструкций//В сборнике: Прочность, ползучесть и разрушение строительных и машиностроительных материалов и конструкций труды Международной молодежной научной конференции, посвящённой 55-летию РУДН. 2014. С.239-243.
Григоршев С.М., Сапожникова А.И. Динамический анализ влияния собственных и собственных сопутствующих колебаний на характер деформирования высотного здания//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2010. №1(132). С.27-31.
Johari H., Desabrais K. Vortex shedding in the near wake of a parachute canopy//Journal of Fluid Mechanics. 2005. Vol. 536. Pp. 185-207.
Алехин В.Н., Антипин А.А., Городилов С.Н., Бочкарева А.С., Мерзлякова Е.В., Резина Ю.В. Моделирование воздействий ветра на высотные здания//International journal for computation civil and structural engineering. 2008. №2. С.14-15.
Макулов В.В., Квартальнов С.В. Воздействие ветра на высотные здания//Электронный научный журнал. 2016. №5(8). С.527-530.
Ревзин Г.И. Обретение формы . Систем. требования: Internet explorer. URL: http://www.projectclassica.ru/v_o/10_2004/10_2004_v_02a.htm (дата обращения: 3.02.2016)
Amin J.A., Ahuja A.K. Aerodynamic modifications to the shape of the buildings: a review of the state-of-the-art//Asian Journal of Civil Engineering (Building and Housing). 2010. Vol.11. №.4. Pp.433-450.
Оленьков В.Д., Пузырев П.И. Моделирование аэродинамического воздействия на уникальные здания//В сборнике: Строительство и экология: теория, практика, инновации Сборник докладов I Международной научно-практической конференции. 2015. С.84-87.
Eswara Kumar Bandi, Yukio Tamura, Akihito Yoshida, Yong Chul Kim, Qingshan Yang. Experimental investigation on aerodynamic characteristics of various triangular-section high-rise buildings//Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2013. Pp.60-68.
Исаев С. А., Судаков А. Г., Харченко В. Б., Усачов А. Е. Численное моделирование турбулентных отрывных течений в задачах внешней аэродинамики с помощью многоблочных вычислительных технологий. Модели и методы аэродинамики//Материалы Шестой Международной школы-семинара, Евпатория, 5-14 июня, 2006 г. М.: МЦНМО, 2006. 139 с.
Управление обтеканием тел с вихревыми ячейками в приложении к летательным аппаратам интегральной компоновки (численное и физическое моделирование). Под ред. А. В. Ермишина и С. А. Исаева. М.: Изд-во Московского ун-та, 2003. 360 с.
Шилькрот Е.О. Воздушный режим зданий с проемами в наружных ограждениях, оборудованных воздушными завесами//АВОК. 2005. № 8.
Гутников В.А., Лифанов И.К., Сетуха А.В. О моделировании аэродинамики зданий и сооружений методом замкнутых вихревых рамок//Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2006. №4. С.78-92.
Сарана Е.П., Шейнин В.И. Усовершенствование методики инженерного расчета осадок и крена фундаментной конструкции высотного здания//Основания, фундаменты и механика грунтов. 2007. №6. С.2-7.
Wilcox D. C. Turbulence modeling for CFD. Monreal. DCW Industries, Inc. 2006. 522 p.
Егорычев О.О., Чурин П.С. Экспериментальное исследование ветровых нагрузок на высотные здания//Жилищное строительство. 2015. №6. С.20-22.
Готина Д.Н., Ткаченко Ю.Г. Проблемы проектирования высотных зданий//Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. 2011. Т.2. С.15-20.
Дорошенко А.В. Программа оценка аэродинамической комфортности в пешеходных зонах//Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. №5(76). С.100-103.
Зубков Д.А., Кузнецов В.В., Сергеевцев Е.Ю. Определение динамических характеристик в натуральных условиях высотного здания старой постройки//Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2011. №4. С.38-39.
Фейгина Е.В. Конструктивные особенности высотных зданий//Архитектура и строительство Москвы. 2006. №4. 6 с.
Тарабанов М. Г. Опыт проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха высотных зданий//АВОК. 2004. № 6.
Малявина Е. Г., Бирюков С. В., Дианов С. Н. Воздушный режим жилых зданий//АВОК. 2004. № 8.
Jiming Xie. Aerodynamic optimization of super-tall buildings and its effectiveness assessment//Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 2014. Pp.88-98.
Болотов Е.Н. Влияние организации воздухообмена на нормируемые параметры внутреннего воздуха в высотном здании//Жилищное строительство. 2013. №6. С.28-31.
Дроздова А.А. Поиск рациональных форм высотного здания со встроенными ветрогенерирующими установками//Статья в сборнике трудов конференции. Строительство -формирование среды жизнедеятельности. М.: Изд-во МИСИ -МГСУ, 2015. С.204-207.
Дудкина Е.Ю., Старцева Н.А., Шершнёв В.Н. К вопросу обеспечения микроклимата жилых высотных зданий//Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2010. №1. С.53-56.
Гныря А.И., Коробков С.В., Кошин А.А., Мокшин Д.И., Терехов В.И. Комплексные экспериментальные исследования аэродинамики и теплообмена моделей зданий и сооружений//Вестник ТГАСУ. 2011. №4. С.113-126.
Isaev S.A., Vatin N.I., Lebiga V.A., Zinoviev V.N., Keh-Chin Chang, Jiun-Jih Miau. Problems and methods of numerical and experimental investigation of high rise constructions' aerodynamics in the coastal region "sea-land"//Magazine of Civil Engineering. 2013. №.2(37). Pp. 54-61.
Кубенин А.С., Федосова А.Н. Численное моделирование аэродинамики жилого комплекса с прилегающей застройкой//Научное обозрение. 2015. №8. С.136-141.
Токарев О.К., Короткин А.И. Прикладные проблемы аэродинамики высотных зданий//Труды ЦНИИ им. Акад. А.Н.Крылова. 2010. №53. С.131-138.
Корганбаев Б.Н. Физическая модель процесса обтекания воздушным потоком одиночных сооружений//Наука, новые технологии и инновации. 2008. №1-2. С.210-213.
Зорин Р.Н., Стурова М.М. Энергоэффективность высотного здания на примере здания «Коммерцбанка»//Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. Серия: Высокие технологии. Экология. 2015. №1. С.44-48.
Дорошенко А.В. Программа оценка аэродинамической комфортности в пешеходных зонах//Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. №5(76). С.100-103.
Поддаева О.И., Дуничкин И.В. Расчетно-экспериментальные исследования ветровых воздействий для жилых комплексов в Москве//Промышленное и гражданское строительство. 2016. №4. С.42-45.
Николаев С.В. Руководство по высотным зданиям. М.: Изд-во Москва, 2006. 223 с.
Викторова Л.А. Высотные здания -плюсы и минусы строительства//Архитектура и строительство России. 2012. №10. С.2-11.
Токарев О.К., Короткин А.И. Прикладные проблемы аэродинамики высотных зданий//Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. 2010. №53. С.131-138.
Поддаева О.И., Буслаева Ю.С., Грибач Д.С. Экспериментальное исследование ветровых нагрузок на многофункциональный высотный жилой комплекс//Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2014. №6. С.58-62.
Евтушенко А.И., Данилейко И.Ю. Учет аэродинамических характеристик высотных зданий при разработке проектной документации//В книге: Строительство и архитектура -2015 материалы международной научно-практической конференции. ФГБОУ ВПО "Ростовский государственный строительный университет", Союз строителей южного федерального округа, Ассоциация строителей Дона. 2015. С. 322-324.
Кузнецов С.Г., Дроздов А.А. Ветровые нагрузки на кровлю малоэтажного здания под воздействием высотного здания//Современное промышленное и гражданское строительство. 2010. №3. С.177-183.
Зуева П.П. Высотное здание в городской среде//Статья в сборнике трудов конференции. 2014. С. 98-104.
Кузнецов В.В., Сергеевцев Е.Ю., Зубков Д.А. Натурные динамические исследования высотного здания//Вестник МГСУ. 2011. №4. 238 с.

Еще

Статья научная