《福建土楼气动导风装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《福建土楼气动导风装置.pdf（14页完整版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN101936057A43申请公布日20110105CN101936057ACN101936057A21申请号201010270176022申请日20100823E04D13/1620060171申请人华侨大学地址362000福建省泉州市丰泽区城东华侨大学72发明人彭兴黔沈永雄花长城吴仁伟吴桢邵昆74专利代理机构泉州市文华专利代理有限公司35205代理人张梧邨54发明名称福建土楼气动导风装置57摘要本发明公开了一种福建土楼气动导风装置，其为围绕竖立于福建土楼屋脊处的导风环板。采用上述方案后，本发明采用结构气动技术，在福建土楼屋脊处围绕竖立导风环板，能改变台风期间高速气流绕屋盖挑。
2、檐处的空气流动状态，有效地降低作用于屋盖表面的风荷载，从而达到防止和减少屋盖的风致破坏。其工作原理即可用大禹治水的理念来说明大禹能有效地减轻洪涝灾害，其治水方案是采用“疏水”，而不是采用“堵水”措施来实现，故而将本发明装置称为“导风”，而非“抗风”。采用本发明的导风装置，不需加强屋盖及其支撑构件的刚度和强度，不影响土楼的正常使用状态，不改变土楼的外观风貌，具有很好的保护意义和应用价值。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图8页CN101936057A1/1页21福建土楼气动导风装置，其特征在于为围绕竖立于福建土楼屋脊处的导风环板。2根据权利要。
3、求1所述的福建土楼气动导风装置，其特征在于上述导风环板的材料采用土制砖瓦，能与土楼原始建筑材料保持一致。3根据权利要求1所述的福建土楼气动导风装置，其特征在于上述导风环板的高度与福建土楼屋脊的高度之比为001005。权利要求书CN101936057A1/4页3福建土楼气动导风装置技术领域0001本发明涉及世界遗产地的保护和结构风工程领域，具体是针对福建土楼的气动导风装置。背景技术00022008年“福建土楼”获准列入世界遗产名录，对其保护工作至关重要。福建土楼分布在东南沿海地区，受台风破坏的例子屡见不鲜。因其屋盖出檐较大，下面由木构架支撑，对风荷载敏感，在台风袭击中屋盖经常被损坏。0003现有。
4、技术中，针对建筑物的抗风措施很多，可是它们一般是通过加强结构的强度和刚度来满足要求，这会影响土楼世界遗产原汁原味整体风貌，不符合遗产的保护需求。发明内容0004本发明的目的是提供一种福建土楼气动导风装置，其可在不改变土楼的原风原貌的基础上解决福建土楼屋盖风致损坏的问题。0005为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案0006福建土楼气动导风装置，为围绕竖立于福建土楼屋脊处的导风环板。0007上述导风环板的材料采用土制砖瓦，能与土楼原始建筑材料保持一致。0008上述导风环板的高度与福建土楼屋脊的高度之比为001005。0009采用上述方案后，本发明采用结构气动技术，在福建土楼屋脊处设置环形竖立导。
5、风环板，能改变台风期间高速气流绕屋盖挑檐处的空气流动状态，有效地降低作用于屋盖表面的风荷载，从而达到防止和减少屋盖的风致破坏。其工作原理即可用大禹治水的理念来说明大禹能有效地减轻洪涝灾害，其治水方案是采用“疏水”，而不是采用“堵水”措施来实现，故而将本发明装置称为“导风”，而非“抗风”。采用本发明的导风装置，不需加强屋盖及其支撑构件的刚度和强度，不影响土楼的正常使用状态，不改变土楼的外观风貌，具有很好的保护意义和应用价值。0010本发明的导风装置构造简单，只须加高屋脊隆起微小高度，特别是可用砖瓦材料制作当然也可用其它材料，保持土楼原有的古香古色，不损坏土楼世界遗产原汁原味整体风貌，符合遗产的保。
6、护需求。0011本发明的导风装置适应性广，不仅适用于环形土楼建筑包括圆形和方形，对于非环形土楼建筑如半圆形、字形，也有较好的气动卸载效果。附图说明0012图1为本发明实施例一的结构示意图；0013图2为本发明实施例一中的土楼分区图；0014图3为本发明实施例一中的竖向剖示图；0015图4为本发明实施例一的外挑檐处的净风压系数示意图；说明书CN101936057A2/4页40016图5为本发明实施例一的内挑檐处的净风压系数示意图；0017图6为本发明实施例二的结构示意图；0018图7为本发明实施例二中的土楼分区图；0019图8为本发明实施例二的外挑檐在0风向角下时的净风压系数示意图；0020图9。
7、为本发明实施例二的外挑檐在30风向角下时的净风压系数示意图；0021图10为本发明实施例二的外挑檐在45风向角下时的净风压系数示意图；0022图11为本发明实施例二的外挑檐在60风向角下时的净风压系数示意图；0023图12为本发明实施例一中导风环板设置前的剖面风速矢量图；0024图13为本发明实施例一中导风环板设置后的剖面风速矢量图；具体实施方式0025现以最典型的圆环形和方环形土楼的实施案例说明0026实施例一0027本发明的福建土楼气动导风装置，实施例一以圆形土楼为例，如图1所示，此气动导风装置为围绕竖立于圆形土楼3屋脊处的导风环板1。圆形土楼的分区划分如图2所示，图3为圆形土楼竖向剖示图。
8、。假设导风环板1的高度为H，圆形土楼3的屋脊高度为H。为了反映导风环板1的高度H对屋盖风压的影响，按表1中的不同H值来分析其气动效应，圆形土楼的建模根据实际尺寸，取圆形土楼的屋脊高度H11M，取圆形土楼内外墙间距为D，D5M，半径R055H。0028表100290030采用计算流体动力学COMPUTATIONALFLUIDDYNAMICS的数值模拟方法，计算风向角和环板高度变化对屋盖风荷载的分布规律，以此分析气动措施的卸载效果。0031在空气动力学中，风压系数是相对应于某参考点的无量纲数，可表示为00320033式中CPI是建筑物表面某测点I的风压系数；PI是测点I的净风压力；是参考点的风速。。
9、0034本文的屋盖平均风压系数定义为CP，是将各计算点的风压系数CPI，按该点所属面积AI作加权平均后得到的，其计算式为00350036实际工程中，一般采用面上的净风压系数，也称为净风载体型系数。0037本文通过将屋盖上下表面分区，可以将上下表面的平均风压之差来表征屋盖的净说明书CN101936057A3/4页5风压系数CP，如下式0038CPCP上CP下0039表1和表2中H为导风环板1的高度，H为圆形土楼的屋脊高度，H/H0即未设导风环板的情况，E为平均净风压系数的减载率00400041其中CP0J没有导风环板时J风向角的净风压系数J代表风向角变化。CPIJ对应J风向角I测点的净风压系数I。
10、代表测点的变化。0042如图4、5所示，圆形土楼3的外挑檐比内挑檐处的净风压系数大，内挑檐处的整体净风压系数很小，在顺风向作用下W1区和W8区的净风压系数最大，即为最不利位置。当设置导风环板的高度为005H时，W1区的净风压系数由15变为065，减压可以达到50以上，效果明显，具体减载率表2所示。0043表200440045实施例二0046实施例二以方形土楼为例，如图6所示，此气动导风装置为围绕竖立于方形土楼4屋脊处的导风环板2，方形土楼的分区划分如图7所示，假设导风环板2的高度为H，方形土楼4的屋脊高度为H。为了反映导风环板2的高度H对屋盖风压的影响，也按表1中的H值来模拟计算，方形土楼的建。
11、模根据实际尺寸，取方形土楼的屋脊高度H11M，取方形土楼内外墙间距为D，D5M，边长2R14H。0047采用计算流体动力学COMPUTATIONALFLUIDDYNAMICS的数值模拟方法的同理分析，如图811所示，可以看出设置导风环板2后外挑檐在各个风向角下均有减压效果，从整体看最不利位置是0风向角下的W1区和W8区，此时的净风压系数大约为182，当设置H005H高度的导风环板时变为11，减载率45，具体各个风向角下不利位置的减压率如表3所示。0048表300490050土楼设置的导风环板能减小屋盖风荷载值，其气动减载机理可用气动流场特性来说明。图1213分别为圆形土楼的屋脊设置导风环板前后。
12、风场对比图，由图1213中风场对比可知设置的导风环板减轻了气流对上表面的撞击，从而起到减载风荷载的作用。设置导说明书CN101936057A4/4页6风环板后屋盖挑檐前缘的来流分离逐渐减弱，且在背风挑檐形成明显的回流，与迎风来流撞击抵消屋脊的高负压，屋盖整体的湍流强度减小；圆形土楼内部柱状涡流强度逐渐减弱，背风面的旋涡变小，尾流发展更加充分。说明书CN101936057A1/8页7图1图2说明书附图CN101936057A2/8页8图3图4说明书附图CN101936057A3/8页9图5图6说明书附图CN101936057A4/8页10图7说明书附图CN101936057A5/8页11图8图9说明书附图CN101936057A6/8页12图10说明书附图CN101936057A7/8页13图11图12说明书附图CN101936057A8/8页14图13说明书附图。