风洞试验-模型制作及实验步骤
实验模型的制作
1.工程背景与概况
本次实验旨在研究一拟建高层玻璃幕墙结构建筑的表面风压分布情况，为玻璃幕墙的设计强度、施工工艺和材料选用提供依据。该高层建筑，高41层（120米），水平面为L形，底部4层或作商用，上部37层为办公用房，整体采用钢结构，立面采用玻璃幕墙装饰。基于该建筑的以上特点，风荷载成为其侧向控制荷载。
2.模型设计与加工
建筑模型的设计与加工，应遵循“相似准则”，以实际高层建筑为原型，采用1:200的缩尺比，绘制完成建筑模型图、构件加工图，加工得到实物模型，具体步骤如下：
（1）建筑模型图
以拟建高层玻璃慕青结构建筑为原型，以1:200的缩尺比对长宽高三个方向进行等比例缩小，得到模型的各个立面图及俯视平面图。同时，为满足测量建筑表面风压系数的需要，应对需要布置测压管的位置进行标记。测压管的布置采取水平向均匀布点、竖直向取特征位置布点的方法，在模型顶面和四面共布置了234个测点，在图中以“十”字标记。
（2）构件加工图
模型加工材料为4.5mm厚的有机玻璃，首
先在考虑材料厚度的前提下设计实验模型的拼
装方法，再按照拼装方法计算各拼装构件的尺
寸，最终获得各拼装构件的加工图及试验模型
拼装说明图，以AutoCAD文件输出。
（3）机械加工
将设计好的构件加工图纸导入数控车床的
控制系统中，以4.5mm厚的有机玻璃板为原料
在数控车床上加工出期望的拼装构件，并按照
设计的数目在标记的测压管位置打出测压孔。
3.测压管的安装与编号
模型拼装之前需要在其表面埋入内径为ϕ1mm的黄铜管，通过内径为ϕ1.4mm的乙烯树脂管与黄铜管及压力扫描阀进行紧密连接，再接到压力传感测量模型表面各测压点的风压。测压管的安装步骤如下：
（1）埋置测压管
将测压管（内径为ϕ1mm的黄铜管）埋入有机玻璃构件上预先打好的测孔中，用502胶水粘接，为防止502胶水通过测孔渗入测压管中而将其堵塞，应该首先在模型表面粘上一层透明胶纸，要求测压管与模型表面保持垂直且平齐。测压管埋好后用洗耳球检查是否通畅，如不通气应用细针进行疏通或重新埋置。
（2）连接树脂管
测压管埋置完成后，将内径为ϕ1.4mm的乙烯树脂管裁剪成90cm左右的长度，一端接到测压管，另一端留作与压力扫描阀的连接。
（3）测压管编号
为了方便数据的采集与分析，需要对每一个测压管进行编号。我们采用局部编号的方法，首先对每一块板（模型的四个立面和一个顶面）依次编号，再在每一块板上运用二维坐标的方法进行编号，最终每一个测压管都将得到一个三维向量，用记号笔写在胶纸上贴于树脂管上。
模型组装及及扫描阀连接
（1）实验模型的拼装
将埋有测压管和树脂管的模型构件按照模型拼装图的说明依次拼接，拼接采用三氯甲烷玻璃胶进行粘接。拼接操作应在平整的水平面进行，保证模型各立面间的垂直度。因三氯甲烷为易挥发有毒液体，操作完成后应及时洗手。
（2）扫描阀连接与编号
模型拼装完成后，将从模型底面穿出的树脂管与压力扫描阀连接，压力扫描阀是一个有64个接口（从1至64编号）的金属元件，每一个压力扫描阀又有编号，因此各个接口的编号方法与之前类似。树脂管与扫描阀接口的连接应按照一定的次序进行，最后将两组编号一一对应起来，便于数据的采集与分析处理。
四、实验方法和步骤
1.自然风场的模拟
试验在浙江大学土木水利工程实验中心的4m(宽)×3m(高)×18m(长)的试验段风洞进行，为了考虑临近建筑物的干扰影响, 试验中模拟了拟建建筑周边的其它建筑物，根据建筑场地的实际情况和风统计资料, 利用尖塔、挡板、粗糙元等来再现相对接近实际地表面状况的方法，模拟了风速剖面幂指数为0.3的大气边界层，大气边界层模拟比为1:300。
2.建筑模型的固定
（1）固定建筑模型
将拼接好的建筑模型固定在风洞中的转盘中心位置，并将接有测压管的电子扫描阀与测压传感器连接。
（2）确定风向位置
试验中通过转动转盘模拟了24个等间隔来流风向（15°），因此首先确定0°为北风来流， 90°为东风来流，据此来判断试验风向与实际风向的对应关系。
3.数据的采集
（1）测压原理
利用柔性树脂管将测点压力连接到扫描阀上, 扫描阀相当于一个自动转换开关, 能使不同的测点压力依次与压力传感器相连, 为了保证脉动信号不产生畸变, 专门设计了一套测压管路, 用串接毛细管的方法较好地改善了系统的频响特性. 压力传感器的输出信号经放大器放大后, 送入信号分离器将动、静态信号分开, 然后再对动态信号放大, 分别送入风洞的数据采集系统, 并由计算机进行分析处理.
（2）风向控制
在模拟的风环境中，通过转动转盘使得试验模型处在不同的风向角作用下，当一个风向角下的所有测孔的压力测完后, 再依次转到另一个风向角下重复试验, 直到24个风向角全部做完. 所有点的压力数据全部用系数形式给出，最终得到各测点在不同风向下的平均风压系数和均方根风压系数。
（3）风速测量
在实验中用皮托管测量来流的风速，参考点高度为建筑顶部距地面0.6m，参考点试验风速为10.2m/s。
小组成员：刘琛
张攀
高神骏
姚宁波
安赓