開敞式拱形波紋鋼屋蓋體型系數(shù)及抗風性能研究.pdf

1、拱形波紋鋼屋蓋是一種冷彎薄壁輕鋼結(jié)構(gòu),具有自重輕,剛度小、自振頻率低等特點,因此對風荷載十分敏感。風荷載作用的體型系數(shù)和風致動力性能是開敞式拱形波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計必須要解決的關(guān)鍵問題。而目前國內(nèi)外尚無相關(guān)技術(shù)規(guī)定,也鮮見相關(guān)研究文獻發(fā)表。缺乏必要的技術(shù)支撐使得這類結(jié)構(gòu)的風致破壞事故時有發(fā)生,所以對開敞式拱形波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)的抗風性能進行系統(tǒng)研究已成當務(wù)之急。本文運用數(shù)值計算方法對這類屋蓋結(jié)構(gòu)的體型系數(shù)及抗風性能進行模擬分析,主要完成了

2、以下工作;
　　 1、闡述了大氣邊界層中風的特性。介紹了平均風的特點及其在我國規(guī)范中的計算方法;指出了脈動風的動力效應(yīng),明確了湍流強度和脈動風速譜等概念。
　　 2、在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,介紹了以平均Navier-Stokes方程為基礎(chǔ)的湍流流動基本方程,并給出了求解平均Navier-Stokes方程的數(shù)值離散形式和離散方法,分析了應(yīng)用不同湍流模型計算的優(yōu)缺點?；谏鲜鯟FD理論,對單跨封閉式落地圓弧拱形屋面的體型

3、系數(shù)進行了研究,并與規(guī)范給出的這類屋面體型系數(shù)進行對比,驗證了這種分析方法的可靠性。
　　 3、在CFX軟件中采用RNGκ-ε模型對開敞式拱形波紋鋼屋蓋進行了平均風的數(shù)值風洞模擬,得出此類屋蓋上的風壓分布規(guī)律,討論了柱高、柱距變參數(shù)對屋蓋風壓分布的影響,并進一步通過多參數(shù)正交試驗分析的方法,討論了跨度、矢跨比、縱跨比對此類屋蓋風壓分布及體型系數(shù)的顯著性影響,得出影響顯著的參數(shù),給出了此類屋蓋風壓分布體型系數(shù)的建議取值。
　

4、　 4、開敞式拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風致振動響應(yīng)的頻域分析;闡述了隨機振動理論,采用空間殼模型,利用ANSYS中的譜分析模塊,實現(xiàn)了對這種結(jié)構(gòu)的風振響應(yīng)分析,得出了此類屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計時位移風振系數(shù)的取值以及位移反應(yīng)功率譜曲線。
　　 5、拱型波紋鋼屋蓋結(jié)構(gòu)風致振動響應(yīng)的時域分析;采用線性濾波法編制MATLAB程序,模擬出了具有隨機性、時間相關(guān)性、空間相關(guān)性的脈動風速時程序列。在此基礎(chǔ)上采用空間殼模型,利用ANSYS中的瞬態(tài)動力學分析