高樓風分析及防治建議

2022-04-06 10:17:22 字數 6296 閱讀 8982

(一)單一高層建築的局地風

1、高大建築附近的渦流成因分析

高層建築物周圍的風環境狀況是由靠近地面的流動風(簡稱近地風)所決定的,近地風的形態結構如湍流度、旋渦尺寸等以相當複雜的形式依賴於建築物的尺度、外形、建築物之間相對位置以及周圍的地形地貌等,不同時間、不同空間的風速、風向是不同的。可見,空氣繞過建築物的流動是乙個非常複雜的流體運動現象,其流動特徵具有明顯的紊亂性、隨機性,對行人的舒適程度的影響也不盡相同。風作用在建築物上產生風壓差。

當風吹到建築物上時,在迎風面上由於空氣流動受阻,速度降低,風的部分動能變為靜壓,使建築物迎風面上的壓力大於大氣壓,在迎風面上形成正壓區。在建築物的背風面、屋頂和兩側,由於在氣流曲繞過程中形成空氣稀薄現象,因此該處壓力將小於大氣壓,形成負壓區,形成渦流。

2、高大建築高風速區分布

高大建築林立會產生「峽谷」效應,帶來變幻莫測的「高樓風」。氣流分布與建築物形狀有關。高層建築如建築呈橫長形時風速最大區為建築上方,當建築呈細高狀時,風速最大區為建築兩側,專案的裙樓建築為橫長形,情況屬於前者,塔樓建築為細長形,情況屬於後者。

(二)建築群的局地風

實際上,某一單體高層建築物孤立存在的情況是很少的,更常見的是多棟相鄰高層建築物構成的建築群。對於高層建築群,由於各單體建築之間的相互干擾,使得組成群體的各個建築的空氣動力特徵與單個孤立建築相比有較大的區別,其周圍的風環境狀況也更加複雜。

影響高層建築群風環境的主要因素為①建築群空間密度及布局;②建築物周圍環境相對高度;③風向、風速;④建築物的尺度、相對高度;⑤局域的地形、地貌等。

對於多個相鄰高層建築物,當間距足夠大時,它們之間沒有相互作用,相當於多個單體的情形;而當間距很小時,整體上只相當於乙個單體建築;只有當相鄰建築物之間存在一定的距離並相互作用時,其風場狀況才不同於單體建築。

高層建築群風環境較差的區域為建築物拐角處和巷道內。拐角處是角區氣流作用較大的區域,其附近風速較高,風力較大,流場分布極不均勻。巷道是建築物之間的區域,當氣流平行流向巷道時,由此產生渠道效應,風速不斷增大,而且巷道兩端是建築物的拐角,角區氣流對巷道內產生較高風速也起了一定的作用。

隨著巷道縱深長度的增加,兩側建築物的高度越高,建築密度越大,渠道效應也越明顯,當出現大風天氣時,可能發展成為較強風速區,對行人和建築造成一定危害。

衡量風環境狀況的評價標準

風環境的主要感受物件是人,如何評價風環境優劣,國內外建築規範對城市環境的舒適風速和危險風速都沒有乙個統一標準。國內外研究人員為此作了大量的現場測試、調查統計和風洞試驗。在同時考慮平均風速和脈動風速的情況下,提出行人的舒適感與風速之間較為具體的關係。

根據文獻,對於離地1.75 公尺左右的行人高度高度處,平均時間為10 分鐘至1 小時的平均風速v,行人舒適感與v 的關係為:

調查統計顯示:在建築物周圍行人區,若平均風速v>5m/s的出現頻率小於10%,行人不會有什麼抱怨;頻率在10%~20%之間,抱怨將增多;頻率大於20%,則應採取補救措施以減小風速。另外,行人在風速分布不均區域活動時,若在小於2m的距離內平均風速變化達70%,即從低風速區突然進入高風速區,人對風的適應能力將大減。

所以,人在某位置是否安全、是否舒適,取決於該位置風速的大小及周圍風速分布。

示例:室外人員活動區域的風速分析

地面1.75m高處的水平面截面這個高度是人們經常活動和最能感知到的範圍,即所謂的「人區」,這也是建築所在區域微氣候很重要的區域。對於該區域中人員經常活動的地點,風速應該低於5 m/s,以免對人員行動造成不便,或者對人體舒適感覺形成不良的影響。

從cfd流場模擬的結果來看,1.75公尺處地面風速絕大部分均在5m/s以下,在建築拐角風速在5.0~5.

5m/s區間,速比最大小於2.75,但區域範圍很小。風洞結果表明,**附近行人高度風環境最大速比為2.

25。由於**建設位於城市建設中心區,周圍建築較多,常年地面平均風速較低,從計算機模擬**及風洞實驗分析來看,其建設對周圍風環境和行人高度風環境影響較小,但****每年偶有部分時段的大風天氣,此時風速一般達到5~10m/s甚至以上,而速比ri一般不隨來流風速而變,因此當出現大風天氣條件時,**附近地面風速可能達到10~20m/s或更高,使人感覺到很不舒適,行動受嚴重影響甚至不能忍受。為了防止在極端條件下出現瞬時危險風,可以考慮在部分地方種植高大喬木,以減小風速。

區域性風環境影響分析

從立面速度向量圖來看,**樓和**樓背面均會出現氣流低壓區,下洗範圍主要為**樓及**建築南面的空地和**以南的裙樓部分。如果在此區域布局排汙口將出現下洗現象,形成汙染物累積,不利於汙染物的擴散。由於**盛行北風和南風,**樓頂的通風條件要好於**,因此建議**建築排汙口設定於**樓頂部。

在**樓和**建築築南部空地和**樓與**建築之間的空地會產生一定的渦旋流動,但是其尺度和流速很小,尺度在十多公尺到幾十公尺範圍之間,流速均在3m/s以下,不會形成不好的微氣候。通過利用空地進行立體式綠化,種植高大樹木,可有效地減少風渦的形成。

最近收集了一些類似這個問題的案例,不妨參考一下:

《深圳市訊美科技****專案環境影響報告書》

⑥高樓風影響

本專案為3棟高層建築,其設計樓高不超過100公尺,每棟呈「l」型,中間有架空層,建築呈橫長狀,建築上方將形成風速最大區。由於本專案整體建築布局為相對錯開式,較好地控制了拐角風、狹管風的影響,產生的高樓風影響不明顯。專案本身受風場的影響主要表現在颱風狀況下,承受的風負荷較大,並由此引起結構和流體的耦合**,從而危及建築物的安全。

《東方新天地廣場建設專案環境影響報告書(簡本)》

5.7 高樓風影響分析

本專案為超高層建築,周邊高層建築相對密集所在區域城市交通流量巨大,高樓風的影響不容忽視.本專案高樓風的影響主要表現:

① 本專案為商務建築,其高大的體量為設立戶外廣告牌創造了良好的條件,但如果廣告牌安裝不考慮高樓風的影響,將會對建築下面過往行人和通行車輛的安全造成威脅;本專案安裝有玻璃幕牆,如果玻璃幕牆安裝質量達不到能抗禦高樓風的要求,則可能會導致玻璃幕牆中的玻璃墜落事件,也將對周邊人群的人身和財產安全構成威脅;

②高樓風導致地面風速過大,影響車輛和行人安全.

專案本身受風場的影響主要表現在颱風狀況下,由於樓體較高,承受的風負荷很大,風場不可避免地伴隨著分離流動,渦的脫落和振盪,並由此引起結構和流體的藕合振盪,從而危急建築物的安全,根據有關記錄,部分高樓幕牆受颱風影響出現雪崩似的現象,造成了嚴重事故,因此,建議加強本專案幕牆的結構設計和抗風強度檢驗,杜絕意外事故發生.

《花語岸花園建設專案環境影響報告書(簡本)》

高樓風影響分析

高大建築物會產生"峽谷"效應,帶來變幻莫測的 "高樓風".影響行人的安全和舒適性,導致行人行走困難,被風吹倒等現象.為防止產生"高樓風",專案在設計時採取以下幾方面的措施:

1,拉開樓房之間的距離,最大南北向樓間距達到115公尺.

2,兩排樓之間在布置上相互錯開.

3,樓層進行加空,層高6公尺.

採取以上措施,能有效緩解建築物帶來的"高樓風"問題.

《大連國泰盛達環球金融中心建設專案環境影響報告書》

6.4.高樓風環境影響分析

6.4.1.區域性風場和汙染物擴散條件影響

本專案的3個樓體中,以最北側樓體的高度最高,長度和深度基本相似,故最北側樓形成的渦流區相對較大.

地下車庫排風口若設在渦流區內,在地下車庫通風不良的情況下,汙染物濃度有可能超標.

⑵ 高大建築高風速區分布

本專案北側,南側樓為細高狀,風速最大區為樓兩側,而中間樓為橫長狀,風速最大區為建築上方.

⑶"高樓風"對環境的危害

《大連國泰盛達環球金融中心風洞試驗和風振分析報告》對本專案高層建築的行人高度風環境進行了研究.研究結果表面本專案高層建築對行人高度風環境的影響不大.

同時,本專案周圍高層建築較多,對於減緩地面風速有一定作用,因此其附近風力較其他區域平緩.

綜上所述,擬建工程對區域風環境的影響較小.

《深圳金光華實業集團****新龍園(一)建設專案環境影響報告書》

8.8高樓風影響分析

本專案共14棟住宅樓高度將近100 m,為超高層建築。按深圳市主導風向考慮,本專案用地範圍內,超高層建築物的迎風寬度約200m,約為用地範圍寬度的47%,且本專案用地範圍東側為6-7層的宿舍及廠房,西面為6層左右的住宅,北面為五和大道,南面為民樂花園,與特區內密集的超高層建築物群相比,本專案用地範圍內及周邊地區算不上為高樓林立的地區,因此,預計在大風天氣情況下,本專案不致引發高樓風問題。儘管如此,但在專案建築及外附屬物設計及施工中,也應注意安全和質量問題,防止大風引發附屬物墜落而殃及行人車輛等。

11.2.5 高樓風的防治措施與建議

(1) 戶外廣告牌、玻璃幕牆和建築物外裝飾等應聘請專業公司按照國家規範施工建設,確保在颱風等強風狀態下的安全。

(2) 地下停車場排風口和備用發電機的廢氣排放口不要設在超高層建築的背後渦流區內,以防大氣汙染物不易擴散而造成大氣汙染物超標。

《平安國際金融中心建設專案環境影響報告書(簡本)》

7.5.1 高樓風影響分析

本專案的主塔樓為細高狀,塔樓兩側將形成風速最大區,本專案裙樓為南北向橫長建築,裙房樓頂將形成風速最大區。

本專案對周圍風環境的影響主要是渦流。由於本專案建築與周圍高層建築為相對錯開式,樓間距較大,較好地控制了拐角風、狹管風的影響。

高層建築的拔起,周邊建築空間的改變產生城市新的雜訊源。首先建築高度增加,風速加大,形成「高層風」的呼嘯聲,在建築上的撞擊聲也越大,成為高層建築特有的雜訊源。其次,城市交通雜訊和社會生活雜訊,因有高層建築阻擋不易迅速消失,而且還會在高層建築上的玻璃和輕質金屬的外裝飾面材料,對聲音大量反射形成回聲而被增強。

同時也延長了雜訊干擾時間。

本專案的超高層建築的外裝飾面主體為非金屬和玻璃,減少了對雜訊反射的介質。

本專案塔樓高588m,整個建築南北方向長達130m,東西方向長大50~100公尺,裙房樓頂可能形成風速最大區,結合深圳市的風玫瑰圖,盛行風向為偏東風(ne、e、se發生頻率分別為28.22%、17.05%、10.

89%),靠近塔樓西側的中心二路附近有可能形成渦流區。

深圳多年平均風速為2.6 m/s,實測極端最大風速大於40 m/s,風力超過12級。深圳市位於珠江口颱風登陸頻繁地區(台山~惠東)的中部,颱風活動次數多,季節長,颱風在每年7~9月出現最為頻繁,這一氣象條件為高樓風的形成創造了合適的外因。

一般情況下即風速為2.6 m/s左右時,屬於輕風,人的行動無障礙,本專案高樓風對外界環境的影響較小;颱風季節時,屬狂風,本專案高樓風對人的行為影響表現為「危險」,須引起高度重視。

10.2.6 高樓風的防治措施與建議

(1)高大喬木、裙樓、以及圍牆拱廊等遮擋物對高速氣流的有剝離作用。戶外廣告牌、玻璃幕牆和建築物外裝飾等應委託專業的有資質的單位按照國家規範施工建設,確保在颱風等強風狀態下的安全。

(2)地下停車場排風口和備用發電機的廢氣排放口不要設在超高層建築的背後渦流區內,以防大氣汙染物不易擴散而造成大氣汙染物超標。

《益嘉廣場建設專案環境影響報告書》

6.2.4高樓風場影響評價

由於本專案屬於舊城區改造範疇,改造區域附近高層建築較少,對減緩地面風速作用不很明顯,因此本專案建成後建築群風場較附近其他區域將會有一定程度的增強。

7.2.5對「高樓風」防範措施

為了預防本專案建成後「高樓風」的危害影響,特提出如下防範措施:

㈠合理布局

利用建築的布置及其與周圍建築的關係,儘量減少強風面積或在人們活動的地區防止強風形成。

㈡合理選擇建築平面及剖面形狀

根據日本電氣本社的實際資料,在建築物上開洞口比不開洞口風速增加領域要少,並且洞越集中越好。這樣當南北向的風通過洞時,可使兩側的風量大大減少,加上建築的體型層層上收,減少了上部的迎風面和兩側風吹下來的機會。

此外,高層建築周圍設低層也十分有效。下降的氣溫由於低層部分屋頂的遮擋,對減少地表附近的強風十分有利。由於本專案高層住宅樓附近設有多層公建及居住式公寓,對減少地表強風會很有利。

㈢設定遮蔽物

可以在建築易產生氣流剝離的角度及其周圍的區域設定綠化樹木、圍牆、防風網和隔斷式拱廊等,減弱「高樓風」的強度。

㈣重視細部處理

利用建築物牆面、陽台或線腳凹凸的變化,也可以減弱「高樓風」的強度。

《「大連中心裕景」二期工程建設專案環境影響評價報告書簡本》

5.2.6高樓風影響分析

風碰到高層建築阻擋時,大部分向上和向兩側分別從它的上部及兩側穿過,經過上面及左右兩側穿過的風,因氣流的收縮而產生負壓,隨之出現渦流,渦流區內的風場將變得極為複雜。

風碰到高層建築阻擋時,還有部分向下衝向地面,再強行分向左右兩側穿過建築物,這將在高層建築底部產生大風,除影響附近的低層建築外,還會對行人造成不適。

本專案建設的兩棟高層在平面布置時,樓之間間距為35.4m,各樓相對地面高度為280m和380m左右,建成後相對於兩側的高樓呈峽谷形態,在南風或北風風速較大時,易形成較高的地面風速,會對行人產生影響。

3、高樓風防範措施

為減輕高樓風影響,防止風害發生,本專案可採取如下措施:

⑴、進行風洞模擬試驗,並根據實驗結果優化及指導各樓平面布置設計。

⑵、高樓設計時,注意外形變化,如呈塔狀、迎風面開設過風通道等。

⑶、建築物周圍種植高大樹木,利用樹木阻力減低風速。

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