體育館大跨度懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載數(shù)值模擬.pdf

1、大跨度懸挑結(jié)構(gòu)因其具有美觀的建筑造型和獨特的覆蓋功能，在建筑領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用，然而此結(jié)構(gòu)形式屬于典型的風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)形式，其風(fēng)荷載設(shè)計問題成為了結(jié)構(gòu)設(shè)計難點與結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究熱點。目前我國對這一問題的研究尚未成熟，還處于起步階段，從工程實際應(yīng)用來看，其風(fēng)荷載設(shè)計參數(shù)多數(shù)情況下是通過風(fēng)洞模擬試驗來確定，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范尚未給出有力的設(shè)計依據(jù)。
　　 風(fēng)在建筑物周圍的流動屬于復(fù)雜鈍體繞流形式，其風(fēng)流場是非常復(fù)雜的湍流場，由分離、

2、回流、旋渦等復(fù)雜運動形式所組成。目前，應(yīng)用理論方法解決這一問題還是相當困難的，而現(xiàn)場實測手段與風(fēng)洞模擬試驗方法雖然具有許多優(yōu)點，測試結(jié)果也較為準確，但是需要花費大量的時間、人力、物力，以及其適用性不強等，在工程實際應(yīng)用中仍無法得到廣泛的應(yīng)用，因此尋求新的解決方法已成為風(fēng)工程研究的需要。隨著湍流模型的發(fā)展與完善、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展與提高，采用計算機進行模擬計算的技術(shù)也日趨成熟，所以采用數(shù)值模擬方法解決這一問題逐漸成為了有力的手段，并能廣

3、泛的應(yīng)用于工程實際。本論文就是利用數(shù)值模擬方法對體育館大跨度懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載進行模擬研究，以得到風(fēng)對這類建筑結(jié)構(gòu)的作用響應(yīng)，為此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計和進一步研究提供參考。
　　 本文首先系統(tǒng)回顧了大跨度懸挑結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究領(lǐng)域的進展，描述了風(fēng)的特性及其流體特性，進而闡述了結(jié)構(gòu)風(fēng)工程數(shù)值模擬理論和計算方法，分析推導(dǎo)出三維穩(wěn)態(tài)二階迎風(fēng)格式下的控制方程及其離散方程，分別對數(shù)值模擬過程中涉及到的建立幾何模型、確定計算流域范圍、劃分網(wǎng)格、選取邊

4、界條件類型、確定參考壓力位置、選擇合適的湍流模型、設(shè)置求解參數(shù)等問題進行了深入研究，并用于實際工程中。本文采用計算流體動力學(xué)軟件(FLUENT)，采用FLUENT的開放平臺UDF函數(shù)，編寫了大氣邊界層風(fēng)梯度的程序，對體育館大跨度懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載情況進行了模擬，分別對不同風(fēng)向角、不同地面粗糙度作用下結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載情況作了比較分析，并給出相應(yīng)結(jié)論。繼而采用有限元軟件(MIDAS)對屋蓋結(jié)構(gòu)進行承載力分析，得出各工況下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，并進行比較