發布時間：2021-01-15所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要：本文對戶外沙發在風力作用下的抗滑移、抗傾覆條件進行了分析，戶外沙發在風力作用下發生滑移的條件與自身重量及迎風面積有關，而其抗傾覆能力則與風荷載作用力臂及重心高度有關;對八組戶外沙發在風洞中的抗風性能進行了測試，測試結果驗證了分析結論
摘 要：本文對戶外沙發在風力作用下的抗滑移、抗傾覆條件進行了分析，戶外沙發在風力作用下發生滑移的條件與自身重量及迎風面積有關，而其抗傾覆能力則與風荷載作用力臂及重心高度有關;對八組戶外沙發在風洞中的抗風性能進行了測試，測試結果驗證了分析結論的準確性;根據分析與測試結果，本文提出了戶外家具設計時應注意的選型、選材、配重和擺放時的擺放方向等因素以供類似戶外家具或活動景觀參考。
關鍵詞： 戶外沙發;風洞;抗風性能;測試;抗滑移;抗傾覆
1引言
戶外家具是指在開放或半開放性戶外空間中[1-3]，為方便人們健康、舒適、高效的公共性戶外活動而設置的一系列相對于室內家具而言的用具，其主要涵蓋了城市公共戶外家具、庭院戶外休閑家具、商業場所戶外家具、便攜戶外家具等四大類產品。按其安放形式，又可分為：①永久固定型，如木亭等長期放置在戶外且重量較重的家具;②可移動型，如大太陽傘、桌椅等既可用于戶外又可收納在室內無須考慮堅固防腐性能的家具;③可攜帶型，如帳篷、釣魚凳等重量輕、可折疊、便于攜帶的家具。
戶外沙發屬于城市公共戶外家具或商業場所戶外家具，為可移動型的，由于占地面積較大，通常安置在戶外廣場、或者高樓周圍休閑區域。由于沙發通常質量較輕、體積較大，在風的作用下有可能發生移動甚至傾覆發生危險[4]。
根據上述戶外沙發發生滑移與傾覆的條件分析，由于材質相同，試驗地面一致，則它們與地面的摩擦系數是相同的，因此：
(1)戶外沙發在風力作用下發生滑移的條件僅與自身重量及迎風面積有關：自身重量越小越容易在風力作用下發生滑移，對于自身重量小的戶外沙發可以采用增加重量的方式提供其抗滑移能力;迎風面積越小抗滑移能力越強，迎風面為弧形的戶外沙發抗滑移能力較迎風面為平面的戶外沙發抗滑移能力要好;
(2)抗傾覆能力則與風荷載作用力臂及重心高度有關：對于有靠背的戶外沙發，風荷載作用力臂高、自身重心也高，在風荷載作用下越容易發生傾覆。
3試驗過程
為了獲得戶外沙發發生移動、傾覆的臨界風速以為沙發配重、擺放位置等提供參考，我們在廣東建科CGB-1風洞內進行了8組不同形式戶外沙發的抗風性能測試。
本次試驗對1#-8#共計8組沙發在風洞中進行抗風性能測試，每組沙發的外觀形狀見圖2。
試驗在廣東省建筑科學研究院串聯雙試驗段回流式建筑風洞的小試驗段內進行，采用均勻流并記錄試驗風速。
每組沙發的試驗過程分為三個階段，各階段開始沙發均位于小試驗段轉盤中心，最大迎風面正對來流方向，每組沙發在風洞中試驗的情況見圖3：
(1)沙發不配重，逐步穩定調高風速，觀察到沙發沿氣流方向發生平移時停止加速，記錄風速V1;繼續調高風速，觀察到沙發發生傾覆時停止加速，記錄風速V2;第一階段試驗結束。
(2)沙發在不增加迎風面積的情況下配重W1，逐步穩定調高風速，觀察到沙發沿氣流方向發生平移時停止加速，記錄風速V3;繼續調高風速，觀察到沙發發生傾覆時停止加速，記錄風速V4;第二階段試驗結束。
(3)沙發在不增加迎風面積的情況下配重W1+W2，逐步穩定調高風速至V4，觀察沙發情況，如未發生傾覆，則第三階段試驗結束;如發生傾覆，則增加配重，直至風速達到25m/s時沙發仍不發生傾覆，第三階段試驗結束。
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4試驗結果
依次將8組沙發放入風洞中進行試驗，試驗結果見表1，與第2章計算分析結果基本吻合，從表1可以看出：
3#、8#迎風面為圓柱面，對于抗風性能是較為有利的體型，在25m/s的風速下均未發生滑移或傾覆，2#、6#、7#迎風面為矩形或梯形，對于抗風性能較圓柱面不利;
有靠背(1#、4#、5#)相比無靠背(2#、6#、7#)，由于迎風面積較大、風荷載作用力臂較大，更容易發生滑移和傾覆;
在均有靠背的情況下比較4#和5#測試情況，4#由于靠背鏤空受風面積相對較小且重心高度較低， 4#在配重22kg的情況下可在25m/s的風速下不傾覆，而5#則在配重50kg的情況下僅能實現在23m/s的風速下不傾覆，4#的抗滑移和抗傾覆性能更優。
5結論
根據對8組戶外沙發抗風性能測試結果和戶外沙發在風力作用下的抗滑移、傾覆條件進行分析，在進行戶外沙發或戶外家具設計和擺放時，應考慮以下幾方面的因素提供戶外沙發或戶外家具的抗風性能：
優先選擇圓形或橢圓等對于抗風性能有利的體型，優先選擇無靠背或者靠背較低的形狀、可增大鏤空率尤其是靠背的鏤空率以減小迎風面積;
擺放時以圓柱面或圓弧面位于迎風一側，部分氣流將沿弧面繞行從而減小風荷載作用力;擺放時以靠背面平行于風向方向可減小迎風面積從而降低風荷載作用力，以靠背面迎風也可減小風荷載作用力臂從而提高抗傾覆性能;
盡量選用比重較大的材質提高自重或者增加與地面的接觸面積以增大地面摩擦力從而提高抗滑移性能;
對于體型固定的戶外沙發或戶外家具，可在下部遠離傾覆點位置增加配重，降低重心高度，增加地面摩擦力和抗傾覆力矩從而提高抗滑移和抗傾覆性能。——論文作者：肖丹玲
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