风压作用下温室结构荷载的研究

• 作 者: 武燕飞
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 温室 风洞 组合荷载 湍流 计算区域 数值模拟 风压系数

抗风设计是建筑物与构筑物结构设计理论的关键，国内外学者对结构风荷载做了大量的研究。温室作为一种构筑物，其结构同其他建筑物一样，需满足一定的稳定性和可靠度要求。所以，温室的结构设计必须考虑风压参数。随着设施农业的产业化，温室结构的稳定性直接关系到产业的效益与回报。然而现阶段，针对不同温室，设计人员没有严格区分各工况下的风压系数，都以单一工况的风压系数进行抗风设计；另一方面也没有其它工况所对应的风压系数可供参考。这样就给温室后期应用带来了不可预测的因素。温室周围存在着较为复杂的绕流风场，其表面的风压分布是温室抗风设计与优化的依据。为了考证温室不同工况下风压系数的差别，了解其表面风压的分布情况，同时为今后的温室设计提供参考依据，建立了有、无遮阳幕两种工况下三维温室的物理模型，并进行了风洞试验。试验结果表明，当温室设置外遮阳幕时，周围的风场变得异常复杂。两种工况下，温室表面同一位置的风压系数存在着很大的差别。无遮阳幕时，温室表面的风压系数拟合后是一条曲线，且基本不随风速变化；改变风向角后，风压系数略有减小。有遮阳幕时，同一风向角下风压系数受风速的影响比较大，且相同情况下风压系数要大于无遮阳幕时的风压系数。因而在设计有外遮阳幕温室的过程中，取传统的风压系数不一定能保证温室的可靠度与稳定性。利用流体动力学软件Fluent进行了温室结构体系力学性能数值模拟试验。数值模拟建立在温室外部空气为定常流的基础上。通过采用标准κ-ε双方程湍流模型，且在近壁处利用壁面函数法对温室外表面气压分布情况进行了数值计算。最后利用有限元(FEM)方法对DY—82641型单栋温室进行了结构分析与可靠性分析。