风吹向高层建筑时,会引起下冲涡效应、转角效应、尾流效应和峡口效应。下冲涡效应(见图5-14)是由于高处风速大,被阻滞时产生较高的风压,而低处被其他建筑阻挡,风速、风压较低,气流沿着建筑的迎风面向下流动产生涡漩的现象。下冲涡效应在寒冷地区使街道变得更加寒冷,在炎热潮湿地区可使街道变得舒适凉爽。下冲涡效应可能会使街道上的风速增大三倍。建筑迎风面越宽,下冲涡效应越强。如果迎风面是外凸的弧形,则可减弱下冲涡效应,例如,由Kohn Pedersen Fox设计的德国法兰克福的DG银行大楼(见图5-15),在主体塔楼的周围,环绕着较低的裙房和一个有顶的中庭,以此呼应外围的城市环境。这种效果既缓和了尺度的过渡,又用较低的裙房阻止了任何潜在的下冲涡效应。只有塔楼的东立面一直向下延伸到街道高度,但该立面避开了夏季的东南风和冬季的北风(见图5-16)。
图5-14 高层建筑引起的几种风效应
图5-15 DG银行透视[54]
图5-16 DG银行平面[54]
转角效应是由于建筑正面的空气流向侧面所引起的加速现象。越高越宽的建筑导致越多的气流从侧面流过,转角效应越强烈。(www.xing528.com)
尾流效应是指在建筑的背风面引起强大的回流现象。这种回流是一种螺旋的不稳定的向上气流,其影响范围是建筑背风面与建筑宽度相等的一大片区域。当高层建筑与周围建筑之间有很大的高差时,这些效应达到最大。
峡口效应是在板块状建筑的迎风面上开有洞口,洞口和其下风侧风速会大大加强的现象。峡口效应的强度主要取决于迎风建筑的高度。
为了减弱高层建筑在寒冷季节造成的不适气流,改善街道和开放空间的气候环境,设计高层建筑时应注意:①高层建筑应有较圆形的适于空气流动的平面外形,并使其窄面朝向主导风向或与风向成斜角;②建筑高度最好小于上风向建筑平均高度的2倍;③如果建筑比其上风向的相邻建筑高很多,其迎风面就应设水平突出物并呈阶梯退台状,以减弱下冲涡效应。阶梯或退台在垂直方向应从高于街道6~10m的地方开始,在水平方向从裙房街墙到塔楼外墙至少应为6m。
各种效应引起的人行道高度的风速可以通过查图表估算(见图5-17)。首先,查到高层建筑高度的风速大小V+,可以从当地机场或气象资料中得到。然后,对于转角效应和峡口效应,计算出建筑高度与上风向的建筑高度之比,利用该比值在图5-17(a)中找到对应的横坐标,垂直向上与相应线相交,找到纵坐标R值。最后,用R值乘以V+就得到要求的风速值。对于下冲涡效应,利用图5-17(b)可以求出对应的风速值。如何从当地机场或气象风速得到建筑高度的风速,请参阅附录G“不同高度风速的确定”。
图5-17 高层建筑引起的各种风效应估算
(a)高层建筑高H/上风向建筑高h;(b)高层建筑高宽比(W/H)
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