一、引言
遮陽系統作為建筑外圍護結[1]構賦予現代建筑的最大特點是將建筑美學、建筑功能和建筑結構等因素有機地結合起來，使建筑物展現出時代的美感。目前我國建筑物以玻璃作為飾面材料的圍護結構仍然占據主導地位，從建筑熱工及節能減排角度來看，玻璃是建筑物熱交換、熱傳導最為活躍和敏感的部位。隨著時代的進步，我國對建筑的節能和環保提出了更高的要求，由此建筑遮陽系統也得到了更為廣泛的應用，它即有助于降低建筑的能耗，又能改善建筑的舒適性。同時，復雜造型，特殊構造的遮陽系統的安全性如何驗證也成為大家關注的問題，本文將結合實例，探討了一種特殊造型的屋面[2]遮陽板可靠性的驗證方法。
二、動態風壓驗證方法及設備
1 氣流特性
空氣是一種流體，它在流動時，遵守伯努利原理，既其勢能和動能會互相轉化，但總機械能保持不變。勢能包括位置勢能和壓力勢能，當空氣在水平方向上流動時就只有壓力勢能與動能之間的轉化，流速越大意味著動能越大，壓能就越小，理想情況下才可維特總能量不變。
通常來說，靜壓是壓能,是勢能的一種。它是空氣垂直作用于物體單位表面積上的壓力,用壓強表示,在靜止的氣流中其大小為空氣的大氣壓。動壓是單位體積空氣包含的動能,由于流速產生的附加壓力。氣流具有如下的特性：
1.1 可逆性原理
物體在靜止的空氣中運動或氣流流過靜止的物體,如果兩者相對速度相等,物體上 所受的空氣動力完全相等。
一般在研究、分析和實驗時,采用氣流流過物體的方法較為直觀和簡單。根據此原理只要相對速度相等,它的結果與物體在空氣中運動時所受的空氣動力就一樣。
1.2 連續性定理
這是描述流速與氣流截面關系的定理。氣流穩定地流過直徑變化的管子時,每秒流入多少空氣,也流出等量的空氣。所以管徑粗處的氣流速度較小,而管徑細處較大。
1.3 伯努利定理
是能量不滅定理在空氣動力學中的應用,它描述空氣動壓、靜壓和總壓之間的關系。
2 驗證方法
由于建筑遮陽系統的造型比較特殊，構造比較復雜，所處位置相對多變，利用傳統的靜壓箱很難實
現對復雜遮陽系統的安全性驗證。為此，借鑒幕墻風洞及動態風雨的實驗原理，利用大功率電動機做為動力，驅動飛機螺旋槳高速旋轉，形成具有一定速度的穩定氣流，氣流作用在樣件上達到施加風壓的效果，，同時，樣件完全按照工程的實際情況進行安裝，從而最大限度的模擬樣件在工程實際情況下所受風荷載（詞條“風荷載”由行業大百科提供），達到驗證遮陽系統可靠性的目的。
根據伯努利方程可以推算出理想狀態下(氣壓為1013 hPa，溫度為15℃，空氣重度 r=0.01225(kN/m3)，重力加速度 g=9.8(m/s2))風速和風壓的關系，同時可以參照風級與風速的對應關系，詳見表1。這樣便可根據當地氣象部門的數據，在驗證時調整螺旋槳的轉速，使之能夠產生相應風級的風速作用到樣件表面，達到真實模擬實際情況的驗證效果。
1)根據伯努利方程，風的動壓為：
wp=0.5·ρ·v2 (1-1)
式中：wp ----風壓(kN/m2)
ρ ----空氣密度(kg/m3)
v ----風速(m/s)
2)根據空氣密度和重度的關系，動壓轉換為：
wp=0.5·r·v2/g (1-2)
式中：r =ρ·g
3)標準狀態風的動壓為：
wp=v2/1600 (1-3)
3 主要設備
1)動力設備：由螺旋槳、大功率電動機、支架（詞條“支架”由行業大百科提供）、聯軸器、防護罩、變頻控制器等幾部分組成，可提供最大55m/s的穩定風速，詳見圖1。
2)安裝架：由底座、安裝架、支撐桿等組成，可根據工程的實際情況調節遮陽系統安裝角度，詳見圖2。
3)測量儀器：包括位移傳感器、風速傳感器等、氣壓計等。
表1 風級、風速、風壓對照表
三、實驗驗證
1 驗證條件
1.1 螺旋槳的半徑、穩定氣流距槳葉中心距離等應滿足驗證要求，樣件應處于風壓有效作用區內。
1.2 安裝架的剛度要滿足驗證要求，安裝角度可調節。
1.3 位移計的安裝應牢固，風速計的量程應符合驗證要求。
1.4 樣件的材料、規格、安裝工藝、安裝方法與工程應保持一致。
1.5應在開闊區域內展開驗證，以便形成穩定氣流，避免氣流擾動對驗證結果造成不良影響。
2 驗證流程
根據工程的實際情況進行安裝(詳見圖3、4)，本次驗證分別選取了樣件與水平面的夾角為0°、30°、60°、90°四個角度，同時每個安裝角度分別施加不同角度的動態風壓，基本涵蓋了遮陽板系統的典型實際工況。對每個工況施加符合設計要求的動態風壓，并保持相應的作用時間，觀察各重要連接部位的變化、記錄樣件在驗證過程中的情況。
3 驗證結果
所有連接螺栓無松動，連接可靠;各構件（詞條“構件”由行業大百科提供）完好，未發生損毀、未發生永久變形。支撐桿出現小幅擺動，局部面板在連接處出現小幅高頻震動。為確保工程上萬無一失，針對出現擺動和震動的部位進行了優化調整，并對優化結果進行了再次驗證，之前出現的問題得到了明顯的改善。
4 驗證結論
將驗證數據結合典型工況有限元分析，可得出遮陽板承載能力（詞條“承載能力”由行業大百科提供）滿足設計要求。詳見圖5、圖6及表2。
表2 比較結果
四、結論
通過此次對實際工程的抗動態風壓性能的驗證，為工程的可靠性提供了關鍵性的參考。同時也證明
該方法對于驗證復雜造型，特殊構造的遮陽板系統的安全性和可靠性具有一定的實用性。
參考文獻：
[1] GB/T 21086-2007《建筑幕墻》
[2] JGJ 255-2012《采光頂與金屬屋面技術規程》
