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风洞试验中对于风特性模拟的准确性,在很大程度上决定了试验结果的准确性甚至合理性。大气边界层风特性的模拟主要有风速、湍流强度、湍流积分尺度等,其中以湍流积分尺度的模拟最为困难。目前在风洞实验室采用被动模拟技术,考虑到湍流积分尺度的模拟精度较差,通常不将其列为目标风剖面的主要考量指标。这导致当风洞试验缩尺比较大时,模拟风场的湍流积分尺度会偏小,从而造成对最终试验结果的影响。随着高层建筑、大跨结构日渐兴起,结构风敏感性越来越突出,风洞试验中湍流积分尺度的准确模拟也越来越重要,因此有必要对其进行深入研究。为实现对湍流积分尺度的准确模拟,本文立足于被动模拟技术,首先对比研究流场的各项被动模拟策略,通过开展一系列风洞试验,对各被动模拟装置进行单参数分析。通过研究,建立各被动模拟策略与湍流积分尺度之间的关系,提出湍流积分尺度优化的4项准则。通过优化被动模拟装置的布置方案,使模拟所得的湍流积分尺度平均提高50%左右,有效地改善了当前被动模拟技术的局限性。基于风洞试验,对比分析湍流积分尺度对测压试验结果的影响。首先采用本文提出的湍流积分尺度优化准则,在风洞中调试出湍流积分尺度1:2,其他参数基本保持一致的两类风场;利用两类风场对CAARC刚性模型进行测压试验,结果表明湍流积分尺度对建筑物负压区试验结果影响较大:其最大平均风压系数偏小率25%,最大脉动风压系数偏小率20%,体型系数偏小率10%~20%。基于本文试验结果,建议对在湍流积分尺度模拟偏小的情况下取得的负压区试验结果(风压系数、体形系数)乘以1.1~1.2的修正系数。采用频域、时域分析的方法,研究积分尺度对高层建筑顺风向风致响应的影响。首先采用风洞试验得到的脉动风速功率谱对CAARC模型进行频域分析,结果表明湍流积分尺度模拟偏小会导致其对应的脉动增大因子偏小,从而低估来流风与建筑物的共振响应,最终确定本文算例中风振系数偏小率为10%左右,与时域分析得到的结果基本一致(15%)。接着,基于时域分析,确定积分尺度模拟偏小带来的结构顶层最大位移偏小率为10%,顶层最大加速度偏小率高达23%;同时,积分尺度较小对应的结构响应时程整体波动较小,利用该结果进行结构抗风设计非常不利。基于本文试验数据,建议对高层建筑进行顺风向响应分析时乘以1.1~1.2的湍流积分尺度安全系数,并考虑峰值响应次数出现偏少的影响。