考慮流固耦合的高聳鋼結構抗風數值模擬.pdf

1、高聳鋼結構是具有高度高、重量輕、剛度小、外形細長等特點的一種特殊結構形式，其外形特點決定了風荷載是其控制荷載。隨著科技水平和施工工藝的不斷進步、發(fā)展，高聳鋼結構向著更高、更輕、更柔的方向發(fā)展，其固有頻率更接近強風的卓越頻率，對風荷載的敏感性進一步增強，在風荷載作用下的動力響應更為復雜。因此，深入研究高聳鋼結構的風致效應具有重要的理論意義和工程實用價值。
　　 本文主要是基于通用有限元軟件ADINA模擬高聳鋼結構在考慮流體-結構耦

2、合作用下的風致動力響應。采用Lagrangian方法來描述結構動力學控制方程。假定流體為粘性不可壓縮流體，采用ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法來描述流體流動的動力學控制方程。同時采用基于流動條件插值（Flow-Condition-Based Interpolation，簡稱FCBI）三維單元的穩(wěn)定有限元求解技術，來避免數值計算的不穩(wěn)定性。
　　 本文首先采用標準k-ε、RNGk-ε、Wil

3、coxk-ω、SSTk-ω和LES五種湍流模型對一封閉高聳鋼結構在三維流場下的繞流特性進行數值模擬，通過對數值計算結果的分析比較，證明LES湍流模型更適用于高聳鋼結構的抗風分析。因此，在后文采用LES湍流模型對高聳鋼結構的風致效應進行進一步的分析。
　　 隨后以山東省李奇茂藝術館上部風帆造型的高聳鋼結構為工程背景，建立了該高聳鋼結構的有限元剛性模型和考慮流固耦合作用的氣彈性模型，進行數值模擬。通過對數值模擬結果的分析得到高聳鋼結