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陈永富 林辰 姚伟军
摘要：本文介绍了杭州国际会议中心风洞实验以及风载计算过程，通过风洞实验明确了结构设计所需要的风荷载的数值，根根据风洞实验数据得到的风荷载，用ETABS软件分析计算了杭州国际会议中心主楼风荷载作用下的剪力以及层间位移角等数据，从计算结果看，杭州国际会议中心主楼的抗风能力是足够的，结构是安全的。
关键词：风洞实验；风荷载；体形系数
Hangzhou international conference center wind tunnel experiment and wind load calculation
Chen Yong-fu1 ,Lin Chen2, Yao Wei-jun3
(1.Jinan ChengJianZhu design co., LTD, jinan 250000; 2. Zhejiang green city architectural design co., LTD, Zhejiang 310000)
Abstract: This article describes the procedure of the wind tunnel experiment and wind load calculation of the International Conference Center of Hangzhou City. The wind tunnel experiment provides the wind load value which is very important for the structure design. Using the software ETABS and the wind load , the shear force and story drift can be obtained and we can believe that the capability of wind resistance of the International Conference Center of Hangzhou City is enough and the building is safe.
Keywords: Wind Tunnel Experiment;Wind Load;Shape Factor
1．工程概况
杭州国际会议中心位于杭州市江干区,是钱江新城标志性建筑，分为地下室、椭球形的裙房、球形主体三大部分。地下室两层,为汽车车库、设备用房及酒店和会议的配套用房；裙房为会议中心，2层，12m高，由宴会厅、会议厅、新闻发布厅等组成；球形主楼为五星级酒店，19层，85m高。
图1杭州国际会议中心效果图
图2杭州国际会议中心剖面图
2．风洞试验及风载设计
考虑到杭州国际会议中心的建筑造型复杂，包含了大跨屋面和球体主楼，而我国现行的荷载规范对这两种体型都没有给出风荷载，对于这种复杂结构的风振系数也没有给出相应的数据和计算方法。为了保证该建筑结构设计的安全、经济、合理，有必要采用风洞试验来测定该建筑的风载, 并进行主体结构风振系数的有限元计算。
在整体结构抗风设计中，结构的风压分布采用各风向角平均风作用下的体型系数来描述，并采用风振系数来考虑脉动风对结构的影响。风洞试验必须给出0o～360o风向角下的各个截面的风荷载分布情况，但考虑到工况较多，不利结构设计计算。因此考虑球体的对称性，偏安全地给出所有风向角下的风荷载包络曲线，采用该曲线作为任意角度下的结构风荷载。因此报告提供两种包络图。一种为从偏安全考虑，确定使得球体底部水平剪力最大的包络曲线，另一种为正压区和负压区均取绝对值最大值，结构整体计算分析采用第一种包络曲线，幕墙设计采用第二种包络曲线。
为方便设计，报告还应给出主楼0 o、90 o和180 o风向角下各节点的等效静力风荷载（考虑了风振系数）。
2．1体形系数的确定
浙江大学土木系完成了本次风洞实验并给出了风洞试验报告。风洞试验在CGB-1建筑风洞中完成。试验的主要技术参数和试验内容如下：
2．1．1该建筑的风洞试验模型几何缩尺比为1:200，模型的总高度约为0.43m，纵向长约为0.95m，横向长约为0.75m。
2．2．2考虑到本建筑物周围地貌情况，该建筑物处于B类地貌场地，要求模型风压测定在大气边界层风洞中进行,平均风速沿高度按指数规律变化，风场湍流强度沿高度按指定公式变化。
2．2．3试验风速参考点选在风洞高度0.5m处，该高度在缩尺比1:200的情况下对应于实际高度100m。试验直接测得的各点风压系数都是以100m高度处的风压为参考风压。
2．2．4本次风洞试验共布置了555个测点，在裙房屋面风压测试中考虑了对称性共布置了14个测试断面，同时选择了裙房上的两个悬挑雨蓬进行了风压测试。对于球形主楼布置了12个测试断面，考虑到主楼外表面存在尖角，因此选择了部分尖角部位进行了测试，主楼在73米高处有一悬挑雨蓬，因此在该雨蓬上选择了一个典型部位进行了风压测试。
2．2．5试验风向角根据建筑物和地貌特征，在范围内每隔15o取一个风向角。共有24个风向角。
图3 杭州国际会议中心风洞试验刚性模型
图4 主楼各个测试截面标高
CGB-1建筑风洞为串联双试验段回流式中性大气边界层风洞。在风洞试验中使用了两套测量系统。考虑到周围的地形、地貌特点，按结构荷载规范确定该建筑的地貌粗糙度指数。100年一遇的基本风压为0.5kN/m2。
在风洞内完成了大气边界层的模拟后，将测压试验的模型安装在风洞试验段的转盘上，转盘中心与旋转中心点重合。风洞试验时，每个风向角为一个工况，共24个工况，详图5。
风载体型系数 与风压系数 的关系为
为i点的风载体型系数； 为i点的风压高度变化系数； 为模型试验所得的i点的风压系数；参考点 处的风压高度变化系数 。
图5 风向角示意图
风洞试验给出了24个风向角下的各个截面的风荷载分布情况，但考虑到工况较多，不利结构设计计算。因此考虑球体的对称性，偏安全地给出所有风向角下的风荷载包络曲线，采用该曲线作为任意角度下的结构风荷载。这里的 风荷载曲线均根据风向角进行了相应的旋转，保证各条曲线的所对应的来流风方向一致，从而获得包络曲线，图六给出了不同风向角下的曲线旋转叠加示意图。
图6 包络图中各个曲线旋转叠加示意图
由于结构体型并不是完全轴对称，因此包络曲线中 风向角下的曲线正风压区必然存在区域大小不一致的情况，为包络图的绘制造成了一定的困难。从偏安全考虑，确定使得球体底部水平剪力最大的包络曲线，则此时背风面半个球体的包络线取风荷载最小值，而迎风面半个球体取风荷载最大值。
图7给出了考虑底部水平剪力最大时所得到的风压、及体型系数包络图，因此将该图作为球形体任意一个风向角下的风荷载进行整体结构计算，是偏于安全的。
（a） A～C测试截面
（b） D～E 测试截面
