阶梯型大跨悬挑屋盖风荷载的数值模拟研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qunli19890523
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大跨屋盖结构以其造型新颖,空间利用大,功能性多等优势获得广泛应用,由于此类结构质量轻、柔度大、阻尼小、自振频率低等特点,风荷载对其的影响不容忽视。目前,对于外型复杂的大跨屋盖风荷载设计参数,我国现行《荷载规范》还缺乏具体规定,因此有必要针对此类复杂结构的风荷载特性进行研究。本文以砀山体育中心为研究背景,针对其特殊的阶梯型大跨悬挑屋盖,充分考虑结构自身几何特征和周边建筑物影响,对包含多座场馆的体育中心区域在各风向下进行风场的数值模拟。另外,考虑体育场屋盖受临近建筑物气动干扰影响显著,结合体育场单体情况,深入比较周围建筑对体育场屋盖风荷载分布的干扰影响,为相同类型的阶梯型大跨悬挑屋盖抗风设计提供有效的理论指导和直接的设计依据。主要研究内容如下:(1)阐述了大气边界层风的基本特性和计算流体动力学(CFD)的基本理论以及控制方程,介绍了目前湍流数值模拟的主要方法,并比较了几种方法的优缺点,利用C语言编程实现风速剖面和湍流剖面。(2)基于当地地貌和气象条件,针对不同风向角,对砀山县体育场(单体)屋盖表面风压分布进行模拟分析,研究各风向下体育场阶梯型屋盖的风压分布特性和周围流场特性。(3)为系统分析屋盖表面风荷载特性,对屋盖进行合理分区,获取屋盖分区体型系数随风向变化的规律,并确定出最不利风向。(4)考虑周围建筑以及构筑物的干扰效应,针对群体布局下阶梯型屋盖周围风场及其表面风压分布特性开展数值模拟研究,特别是屋盖前檐和阶梯转折处等关键部位的风压分布特性,对比体育场单体情况,引入风压系数干扰因子IF量化分析周边建筑对体育场屋盖风压分布的气动干扰效应。
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