基于數(shù)值模擬方法的大跨度結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載的計(jì)算與分析.pdf

1、本課題屬于中國(guó)京冶工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)院研究項(xiàng)目—“CFD數(shù)值模擬技術(shù)在復(fù)雜體型結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載確定中的應(yīng)用”的一部分。本文選擇大跨度結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象，因?yàn)檫@類(lèi)建筑空間大、無(wú)內(nèi)柱且相對(duì)低矮，其屋面結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相比更易發(fā)生風(fēng)致破壞，因此必須著重考慮風(fēng)荷載的作用。此類(lèi)建筑體型復(fù)雜，現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中沒(méi)有類(lèi)似的外形可供參考，結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)缺乏足夠的規(guī)范性指導(dǎo)。 目前，風(fēng)工程的研究手段包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬。本文主要工作是基于數(shù)

2、值模擬方法的大跨度結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷載的計(jì)算。風(fēng)荷載數(shù)值模擬技術(shù)的理論核心是流體動(dòng)力學(xué)(CFD)和數(shù)值計(jì)算方法，它是使用一組微分方程描述空間中流體的流動(dòng)情況。首先對(duì)計(jì)算區(qū)域進(jìn)行離散，在此基礎(chǔ)上將微分方程轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程，進(jìn)而求解微分方程組的數(shù)值解，以獲得流場(chǎng)的相關(guān)性質(zhì)。 本文選擇CFD通用計(jì)算軟件Fluent6.2作為計(jì)算平臺(tái)，研究?jī)?nèi)容主要有： 第一部分：利用數(shù)值模擬方法對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓和周?chē)娘L(fēng)場(chǎng)的研究。對(duì)不同湍流模型和

3、不同網(wǎng)格劃分情況下的單個(gè)方體結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓作了研究；在不同間距和不同風(fēng)向角時(shí)對(duì)兩相鄰方體結(jié)構(gòu)的周?chē)L(fēng)場(chǎng)和表面風(fēng)壓作了研究，總結(jié)了他們之間干擾影響的特點(diǎn)。 第二部分：以武漢天河機(jī)場(chǎng)新建航站樓為計(jì)算實(shí)例，利用數(shù)值模擬方法，對(duì)建立的實(shí)際尺度的幾何模型進(jìn)行了不同風(fēng)向角時(shí)的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬。對(duì)得到的模擬結(jié)果做出分析： (1)計(jì)算了平均風(fēng)壓系數(shù)，與風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較和分析，驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的有效性和準(zhǔn)確性。 (2)對(duì)航站樓表面