山区地形下机库风压分布特性的研究

1.引言

随着航空事业的快速发展，山区机场的建设逐渐增多。机库作为机场的重要设施之一，其结构安全至关重要[1]。然而，山区复杂的地形条件使得机库周围的风场变得复杂多变[2]，风压分布规律与平原地区存在显著差异[3-5]。准确掌握山区机场机库的风压分布特性，对于机库的结构设计、抗风性能优化以及运行安全具有重要意义。因此，本文对山区机场机库的风压分布特性展开研究，旨在为相关工程设计提供参考。

2 研究方法

2.1CFD 方法介绍

本文采用计算流体动力学（CFD）方法建立山区机场机库的数值模型。模型考虑了机库周围的地形特征、机库的几何尺寸以及建筑材料的特性。通过设置不同的边界条件，模拟不同风向和风速下机库周围的风场。数值模拟采用标准 k-ε 湍流模型，对风场中的速度场和压力场进行求解，得到机库表面及内部的风压分布情况。

2.2 模型建立

本文建立较大的计算场，保障所计算区域的稳定性，具体计算域及模拟目标如图 1 所示。模拟对象为山区机场机库的屋盖，其几何模型根据实际工程设计参数建立，考虑了屋盖的悬挑长度、倾角以及边缘倒角尺寸等关键因素。模拟分析了不同风向角（ ⋅0^∘ 、 45^∘ 、 90^∘ °、 135^∘ 和 180^∘ ）下屋盖的风荷载分布情况。

3 结果分析

3.1 风向角的影响

研究结果表明，大跨度悬挑屋盖的风荷载分布与风向角密切相关。在不同风向角下，屋盖表面的风压分布存在显著差异。当风向角为 0^∘ °和 180^∘ 时，屋盖迎风面风压较大，背风面风压较小；而当风向角为 90^∘ °和 270^∘ 时，屋盖两侧的风压分布更为复杂，存在明显的压力梯度变化。此外，屋盖边缘倒角的设计对风荷载分布有一定的调节作用，能够有效降低局部高风压区域的压力峰值。

3.2 总体结果

机库内部的风压分布呈现明显的非均匀性。由于机库的进风口和出风口位置不同，以及机库内部结构的阻挡作用，内部风压分布存在较大的差异。在进风口附近，风压较高；而在出风口附近，风压较低。此外，机库内部的风压分布还受到外部风场的影响。当外部风速较大时，机库内部的风压分布变化更为显著。数值模拟结果表明，机库内部风压分布的极值点主要集中在机库的中心区域和角落区域。

4 结论

本文通过数值模拟的方法，对山区机场机库的风压分布特性进行了研究。结果表明，山区机场机库的风压分布受到地形条件的显著影响，其表面和内部的风压分布均呈现明显的非均匀性。机库迎风面风压增大，背风面风压减小，且内部风压分布与进风口和出风口的位置密切相关。本文的研究成果可为山区机场机库的结构设计与优化提供理论依据，具有重要的工程应用价值。未来的研究将进一步探讨不同地形条件下机库的抗风性能优化措施。

参考文献

[1]王芳,王思怡,谢敬凯,等.建筑装饰条带对大跨屋盖表面风荷载特性影响的研究[J].工业建筑 ,2023,53(08);82-88+227 .

[2]庄晓政.大跨度飞机库的结构选型及性能优化研究[D].东南大学,2021.

[3]裴永忠.大跨度机库屋盖结构的风荷载及风振响应研究[D].清华大学,2009.

[4]朱丹,裴永忠,徐瑞,等.北京 A380 机库大跨度结构设计研究[J].土木工程学报,2008,(02):1-8.

[5]陈元坤,高思,张雪,等.基于可靠度的大跨屋盖表面峰值风压估计校准[J].建筑结构,2025,55(08):140-145+111.

作者简介：裴城，工学博士，讲师

基金项目：2024 年中央高校基本科研业务费资助项目（名称：山区复杂风环境下机场航站楼/机库风致荷载及响应研究；编号：24CAFUC03037）