東南沿海低矮房屋表面風(fēng)荷載數(shù)值模擬與抗風(fēng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、大量低矮房屋在臺(tái)風(fēng)作用下倒塌破壞是造成村鎮(zhèn)區(qū)域風(fēng)災(zāi)損失的主要原因，因此全面掌握低矮房屋表面風(fēng)荷載特性和分布規(guī)律，提出有效的抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法十分必要。近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及數(shù)值模擬理論的完善，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱(chēng)CFD)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在結(jié)構(gòu)風(fēng)工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也為低矮房屋表面風(fēng)荷載的數(shù)值模擬研究提供了一條有效的途徑。本文主要運(yùn)用CFD常用軟件FLUENT，利用其

2、在建模和參數(shù)分析上的靈活性，分析了低矮房屋屋面風(fēng)荷載的分布規(guī)律，研究了房屋體型參數(shù)對(duì)屋面風(fēng)荷載的影響，給出了低矮房屋抗風(fēng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法。主要工作如下:
　　1、對(duì)Silsoe(Silsoe Research Institute6m Cube)標(biāo)準(zhǔn)模型和雙坡帶挑檐低矮房屋進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬，考察了模型在90度、45度風(fēng)向角下表面風(fēng)壓分布的特點(diǎn)，將數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)以及風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證鈍體繞流數(shù)值模擬的精度，研究了風(fēng)場(chǎng)繞鈍

3、體建筑物的流動(dòng)規(guī)律和建筑物表面平均風(fēng)壓的分布規(guī)律。
　　2、對(duì)10種屋面傾角、3種高深比、3種寬深比，共60個(gè)雙坡低矮房屋模型進(jìn)行風(fēng)場(chǎng)的數(shù)值模擬，借鑒國(guó)外荷載規(guī)范對(duì)屋面進(jìn)行分區(qū)，得到屋面最不利風(fēng)荷載分區(qū)體型系數(shù)，分析了屋面傾角、高深比、寬深比對(duì)風(fēng)壓分布的影響，利用最小二乘法對(duì)各分區(qū)體型系數(shù)進(jìn)行了屋面傾角、高深比和寬深比三參數(shù)的擬合，并將擬合公式和多國(guó)風(fēng)荷載規(guī)范給定值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了擬合公式的可靠性。
　　3、以擬合公式為基礎(chǔ)

4、，參照國(guó)外荷載規(guī)范給出了我國(guó)荷載規(guī)范中風(fēng)荷載分區(qū)體型系數(shù)的建議值，用于屋面主體結(jié)構(gòu)的計(jì)算。借鑒美國(guó)規(guī)范ASCE7-10（Minimum designloads for buildings and other structures）改進(jìn)中國(guó)荷載規(guī)范中平均風(fēng)壓的計(jì)算方法，給出了合理的抗風(fēng)簡(jiǎn)化計(jì)算公式。同時(shí)，以東南沿海臺(tái)風(fēng)多發(fā)地區(qū)的低矮房屋為例，研究了運(yùn)用簡(jiǎn)化計(jì)算公式計(jì)算屋面風(fēng)壓的流程，并和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)結(jié)果作比較，最后總結(jié)了農(nóng)村低矮房屋抗臺(tái)風(fēng)可用