【摘 要】
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大跨度双曲屋盖是目前大跨度建筑结构的主流形式之一,该类建筑因积雪不均匀分布而造成的破坏近年屡屡发生。风荷载是影响结构表面积雪分布的重要因素,在大跨度结构的抗雪设计中,由于气流经过结构时会出现绕流、再附现象,雪颗粒在风力作用下会发生复杂的漂移堆积运动,从而导致结构表面积雪的不均匀分布,产生风致雪压。在设计大跨度结构时,最重要考虑的因素之一就是在风荷载作用下结构表面积雪的漂移堆积运动(常称之为雪漂),
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大跨度双曲屋盖是目前大跨度建筑结构的主流形式之一,该类建筑因积雪不均匀分布而造成的破坏近年屡屡发生。风荷载是影响结构表面积雪分布的重要因素,在大跨度结构的抗雪设计中,由于气流经过结构时会出现绕流、再附现象,雪颗粒在风力作用下会发生复杂的漂移堆积运动,从而导致结构表面积雪的不均匀分布,产生风致雪压。在设计大跨度结构时,最重要考虑的因素之一就是在风荷载作用下结构表面积雪的漂移堆积运动(常称之为雪漂),及由此造成的结构表面积雪的分布情况,即风致积雪。因此,正确的预测大跨度双曲屋盖结构表面的在风致积雪作用下的积雪分布情况对该类建筑结构的抗雪灾设计有重要意义。本文依托FLUENT数值模拟平台,应用风致雪漂理论,对大跨度双曲屋盖结构表面的风致积雪分布规律进行研究。主要研究内容如下:(1)采用欧拉—欧拉方法,基于Mixture多相流模型和klk--?模型,对投影形状为正方形、矩形、圆形和椭圆形的四种常见大跨度双曲屋盖表面的风致积雪分布规律进行研究。对典型建筑体型的风致积雪分布进行了数值模拟计算,并与已有文献结果对比,验证了数值模拟方法的正确性;对四种常见大跨度双曲屋盖表面风致积雪压力进行模拟计算,研究分析了网格划分、风致积雪数值模拟的重要参数设置;将模拟得到的风致积雪压力分布与风洞实验中单独风作用下屋盖表面平均压力分布进行了对比分析研究。(2)研究了风向角、风速及降雪强度等重要参数对正方形、矩形、圆形和椭圆形双曲屋盖表面积雪分布的影响,分析得到了各屋盖的影响参数最不利参数组合;在最不利组合下,对四种大跨度双曲屋盖结构表面的风致积雪压力分布进行研究,并对大跨度双曲屋盖结构表面风致积雪压力系数进行分区研究。本文研究得到了不同形式大跨度双曲屋盖在不同风向角下的风致积雪压力分布,分析了各屋盖的积雪压力分布规律,总结得到了风雪共同作用下大跨度双曲屋盖结构表面风致积雪压力分布特点和规律;得到了各个参数对四种屋盖表面积雪分布系数的影响规律,并对不利参数组合下的风致积雪压力系数提出合理的分区建议值,为该类建筑的抗风雪设计提供有价值的参考依据。该论文有图46幅,表15个,参考文献51篇。
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