很多人都想知道成都未来科技城首个地标建筑风洞试验成功！背后有个“大国重器”和超大风洞测试，下面让小编详细讲解吧！
从成都市中心向东南方向一路下行，天府机场附近，成都未来科技城江西河生态轴内，机场南高速草池立交出口处的一个小山坡上未来科技城首个地标——未来科技城展览馆建设正在紧锣密鼓地进行。按照计划，该项目将于明年正式竣工。届时，如果从空中俯瞰，它就像一座风车从绿色的原野中“生长”出来。
去年年底，未来科技城展示馆设计方案发布。由成都高新投资建设开发有限公司投资建设，四川省建筑设计研究院有限公司负责技术设计工作。近日，从四川省建筑设计研究院有限公司传来消息，历经两个多月，未来科技城展示馆风洞试验取得圆满成功。此次试验将为工程提供更加准确、科学的施工依据。
值得一提的是，本次测试由位于西南交通大学犀浦校区的四川省风工程重点实验室承担。试验中使用的“西南交通大学XNJD-3风洞”建于2008年，也是世界上最大的边界层风洞。试验断面尺寸为225m宽45m36m。断面尺寸居世界第一。其主要技术指标达到世界先进水平。
未来科技城展厅为何需要进行风洞测试？什么是边界层风洞？被业内人士称为“大国利器”的风洞将为这座城市带来什么？
未来科技城展厅航拍效果图
未来科技城展览馆项目选址方案
“风车”正在旋转
四川省风工程重点实验室坐落在西南交通大学犀浦校区一片安静的草坪后面。走过长长的走廊，就来到了风洞实验室的模型加工区，这里散落着许多经过风洞测试的模型。最引人注目的是2018年土耳其1915年恰纳卡莱大桥的模型和照片。
在模型处理区的尽头，研究人员打开了一扇厚重的铁门。风呼啸而过，一股强风迎面吹来。入口处是一个开放空间，场地中央放置着一台型号为——的模型。底部有一个直径2米的转盘。基地是一个直径9米的斜坡，模拟了项目的地形。坡顶是一个直径27米的未来科技城展厅模型，形状像风车。该模型的制作规模为13,336,050，并采用3D技术打印。模拟范围是包括展厅在内直径约450米的区域。
西南交通大学风洞实验室
模型前面有一堆小木块。西南交通大学土木工程学院副教授徐虎表示，自然界的风场非常复杂，不同的地形和地表建筑物等因素都会对其产生重大影响。因此，我国《建筑结构荷载》《规范》根据不同的环境条件，将计算风荷载时的地面粗糙度分为四大类。这些小木块用于模拟不同的粗糙度类型，技术术语是粗糙度元素。
再往前，是一排塔形的尖刺。它们与粗糙单元相结合来模拟大气边界的风廓线特征。尖刺的背面有一个“黑洞”，后面放置着一个巨大的风扇。风是从里面来的。
当天实验室的风速约为6`7m/s，模拟风速是根据成都的一般环境条件推导出来的。风向是固定的。研究人员可以通过转盘按照一定的时间和尺度旋转来模拟自然界中任意方向的风，最终获得实验数据。
8月20日上午10点，成都未来科技城展览馆正在这里进行风洞测试。红星新闻编辑刚刚赶到现场时，研究人员正在转动模型转盘。
“快看，‘风车’正在旋转。”四川省建筑设计研究院有限公司总工程师赵世兴指着模型告诉红星新闻编辑。
工作人员正在记录风洞实验数据
未来科技城展厅模型正在进行风洞实验
赵世兴是该项目的主要负责人之一。他告诉小编，未来科技城展览馆建筑方案的主要创作者是加州大学伯克利分校建筑系设计总监LisaIwamoto和建筑系教授CraigScott。在加州艺术学院。2019年，两人创作的水母馆概念方案荣获2019年美国国家设计。由于该项目形状复杂、技术难度高，最终没有实施。“但中国可以。”后来，成都未来科技城采用了这一方案，两位主创人员根据成都当地丘陵地貌和江西河生态区进一步优化升级，现在的展厅诞生了。
“土木领域的风洞试验一般用于大跨度桥梁和超高层建筑。但近年来，随着建筑形状越来越复杂、技术要求越来越高，风洞试验也会出现一些题。”采用传统技术手段计算误差较大，可能带来安全隐患或材料浪费。”赵世兴表示，就未来科技城展览馆而言，项目高度不是很高，但风环境复杂、建筑造型独特。风洞试验的研究成果将为工程的建筑结构设计和幕墙设计提供精确、科学的依据。目前，该项目正在建设中。获得实验数据后，将根据数据对设计进行改进和修改，以确保安全性、可靠性和经济合理性。
说说过程
复杂建筑比例模型的设计、制作和安装是最难的部分
“风洞测试是一个非常复杂的过程，每个环节都需要大量的专业理论和技术支持。但从操作层面来看，整个测试最困难的部分是复杂建筑比例模型的设计、制作和安装……同时，还要考虑地形。”徐虎表示，该项目的试验比例达到1:50，这种比例的模型在建筑结构风洞试验中并不多见。整个模型表面共布置了近900个测点，并通过高精度数值风洞模拟确定了测点的位置和密度。由于空间曲面数量众多、形状复杂，我最初想用传统的方法制作模型，但效果并不理想，中途不得不返工修改。仅模型制作就花费了一个多月的时间。
该项目的另一个重要特征是地形。“地形会对风流特性产生非常显着的影响，这个项目的建筑造型和地形条件都比较特殊，为了准确测试风荷载，最好把地形放在一起。”利用3D打印技术制作的坡度模型可以充分考虑当地地形对建筑风场的影响。
此外，测试设备和测试方法也很重要。测试过程中，研究人员需要组装模型并不断更换调试设备连接。整个测试过程将持续一到两天。
未来科技城展厅形状像风车
“除了建筑之外，风洞还广泛应用于汽车、高铁、运载火箭等领域的实验测试，是空气动力实验最常用、最有效的工具。”徐虎表示，西南交通大学的XNJD-3风洞是目前世界上最大的风洞。边界层风洞几乎可以模拟工程结构可能遇到的地表面最强自然风的影响。在模拟桥梁面临强风的抗风试验方面做出了巨大的贡献。
近年来，该风洞已完成国内外100多座桥梁的风洞试验，其中包括世界10长悬索桥中的5座、世界10长斜拉桥中的4座。这座风洞在著名的港珠澳大桥、沪通公路铁路长江大桥、深中通道伶仃洋大桥等工程建设中都做出了“贡献”。特别是——土耳其1915恰纳卡莱大桥，跨度2023米的世界第一座悬索桥，通过全招标，最终在这里完成了风洞试验。
“目前，风工程是一个非常热门的领域。”徐虎表示，近年来的一些“出圈”事件也让风工程进入了公众的视野。比如前段时间深圳赛格大厦的晃动和去年虎门大桥的晃动都与风与结构的相互作用有关。
说说意义
“大国重器”为建筑设计提供更多可能
风洞也在改变建筑行业。赵世兴提到，现在很多新型建筑都采用风洞试验，为决策提供更加科学、准确的依据。在以前，这样的事情是完全不可能的。首先，过去的建筑比较简单，可以用传统的技术手段建造；其次，当时经济条件不允许，民用风洞实验室很少。
“在风工程技术标准中，风洞测试是最可靠的方法。对于任何建筑来说，只有一次施工机会，所以不能失败。这也是为什么很多重大工程必须进行风洞测试。”他将风洞实验室比喻为“大国重要武器”，是军事高新技术反哺平民的一种方式和手段。“有了它，像未来科技城展览馆这样的精美建筑就可以从纸上变成现实。”
“这也是国家繁荣和经济实力的体现。”赵世兴表示，模型风洞试验与高精度数值风洞仿真技术相结合，大大缩短了技术实施周期，提高了技术实施精度和可控性。
展厅室内效果
未来科技城项目是四川省建筑设计研究院有限公司在西南交通大学风洞实验室开展的第四个项目。未来还将有更多项目与实验室合作。这些项目可能包括国内外的设计项目。是“成都智造”强强联合的体现。
业内人士所说的“大国的利器”能给这座城市带来什么？
徐虎认为，从行业角度来看，土木工程经过这些年的发展，从早期的“基于经验”的设计到现在越来越精细化、科学化，从单纯满足其使用功能到满足各种需求。性能要求、风洞试验是建筑抗风设计理论和方法进步的重要支撑。同时，高精度数值风洞模拟技术也有效提升了复杂建筑设计与施工的数字化水平。“深圳赛格广场和虎门大桥事件也表明，我们在风工程领域还需要继续探索，风洞将为未来的行业探索和进步提供重要支撑。”
由于拥有世界上最大的边界层风洞截面尺寸，许多复杂的大型工程项目只能在这个实验室进行，因此实验室常年排队。大量的项目实验也将为实验室积累更多的数据，未来可能会出现更多的成果。“越来越多的人会知道四川和成都有这样一个风洞实验室。‘成都智造’也将在建筑设计中发挥至关重要的作用。”徐虎说道。
红星新闻编辑彭祥平摄影编辑卢国英
原标题成都未来科技城首座地标建筑风洞试验成功！背后有“大国重要武器”
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