考虑风速和雨强组合风-雨双向作用下直筒-锥段型钢结构冷却塔内压作用研究

杜凌云， 柯世堂

(1. 南京航空航天大学 土木工程系，南京 210016; 2. 远景能源(江苏)有限公司，上海 200050)

大型直筒-锥段型钢结构冷却塔是一种造型新颖、材料独特的新型冷却塔结构形式，与传统钢筋混凝土冷却塔相比，其内表面气动力分布与流场特性差异显著。而在极端气候条件下，结构不仅要承受强风作用，更将遭受与之俱来的暴雨袭击。此时，雨滴在风力和重力的共同驱动下运动轨迹发生倾斜，穿过露天敞开的塔筒顶部以较大速度撞击至塔筒内壁，使其内表面气动力分布发生显著改变。此外，暴雨将会一定程度上影响无雨状态下单纯脉动风的湍流效应，故处于这种复杂风雨联合作用环境下的新型直筒-锥段钢结构冷却塔，研究其在不同风速和雨强参数组合下的内表面风荷载作用机理，具有重要的工程价值和理论意义。

国内外学者针对多种透风率[1]、不同高度与纬度[2]、不同结构形式[3]及考虑内部构件[4]等复杂工况下冷却塔结构内吸力进行了全面系统的研究，相关成果很好地解决了传统双曲线型混凝土塔的内压取值和抗风设计。然而，对于造型新颖的直筒-锥段型钢结构冷却塔，其风雨联合作用下内表面气动性能的研究基本空白，更缺乏不同风速和雨强等多参数组合对风-雨双向耦合下冷却塔内压作用规律的定性和定量对比。此外，针对风雨共同作用的研究文献[5-10]，主要集中在低矮房屋、桥梁、斜拉索、输电塔及风力机等结构，而对于大型冷却塔结构，是否需要考虑风驱雨对其塔筒内表面气动性能的影响，目前鲜有相关文献进行报道。……