大跨屋蓋結(jié)構(gòu)開孔風(fēng)致效應(yīng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、大跨度建筑的屋面結(jié)構(gòu)往往集合自重輕、柔度大、阻尼小、自振頻率較低等特點(diǎn),因而風(fēng)荷載已成為該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要控制荷載。特別是屋蓋、門、窗等部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)被強(qiáng)風(fēng)吹開或受損后,由于建筑物上形成開孔,風(fēng)從開孔涌入,導(dǎo)致建筑物內(nèi)部風(fēng)壓增大使結(jié)構(gòu)受內(nèi)、外壓共同作用而使建筑的某些部分更容易遭受風(fēng)致破壞。因此,研究開孔結(jié)構(gòu)的風(fēng)效應(yīng)是一個(gè)重要課題,對(duì)進(jìn)行大跨空間結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。
　　 目前,結(jié)構(gòu)風(fēng)工程的研究方法主要包括:理論分析,

2、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),風(fēng)洞試驗(yàn),數(shù)值模擬。風(fēng)洞模型試驗(yàn)是當(dāng)前研究建筑風(fēng)荷載的主要方法和手段。隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展,除了繼續(xù)采用風(fēng)洞試驗(yàn)這一傳統(tǒng)研究手段外,另一種新的研究方法——計(jì)算風(fēng)工程,即所謂“數(shù)值風(fēng)洞”已逐步受到重視,并成為研究熱點(diǎn)。
　　 本文首先回顧了國(guó)內(nèi)外關(guān)于開孔結(jié)構(gòu)風(fēng)效應(yīng)的研究發(fā)展情況,并詳細(xì)闡述了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)在結(jié)構(gòu)風(fēng)工程中運(yùn)用的有關(guān)理論——介紹鈍體繞流的基本方程、各種湍流模型以及計(jì)算區(qū)域與偏微分方程組的離散。本文的核心工作包

3、括:
　　 采用CFX軟件平臺(tái),基于RANS對(duì)一典型大跨度柱面屋蓋空間結(jié)構(gòu)模型在穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)下進(jìn)行平均風(fēng)壓數(shù)值模擬,研究各墻面及屋蓋等圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在開孔時(shí)內(nèi)外壓聯(lián)合作用的情況。模擬結(jié)果與依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》中關(guān)于內(nèi)部壓力修正的規(guī)定得出的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,說明規(guī)范中存在的不足之處。最后歸納出大跨度建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)風(fēng)致連續(xù)破壞所具有的一些規(guī)律。
　　 建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞在很多情況下由脈動(dòng)風(fēng)壓峰值導(dǎo)致。因此,研究大跨度結(jié)構(gòu)