【摘 要】
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随着高层及超高层建筑的普及,建筑材料往着轻质高强的方向发展,对风的作用越来越敏感,如何改善其气动性能的研究也逐渐成为热点。对结构进行角部处理是最常用的优化方式,且规
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随着高层及超高层建筑的普及,建筑材料往着轻质高强的方向发展,对风的作用越来越敏感,如何改善其气动性能的研究也逐渐成为热点。对结构进行角部处理是最常用的优化方式,且规则的进行凹角处理是最容易、最经济的方式。因此,需要对其进行更加深入的研究。高层建筑由于采光的需要通常会在立面设计凸起的窗户或者大型阳台,有些建筑由于表面装饰条和造型等因素存在外壁面凸起的情况,国内外很少有针对这种情况下高层建筑绕流的研究。本文将通过CFD数值模拟方法对截面修正后的结构进行绕流研究,主要研究内容如下:针对角部处理后的截面,总结了截面的气动性能随凹角率的变化规律,提出了较有利的凹角形式,为实际工程提出建议。以凹角处理后的方形截面和长宽比为1:2的典型矩形截面为研究对象,以脉动风压系数、平均阻力系数、斯托罗哈数等气动参数为指标,通过改变角部处理的尺寸对方形截面和典型矩形截面进行气动性能和绕流特性的研究。研究得到了方形截面和典型矩形截面的气动性能随凹角尺寸变化的规律,并针对典型矩形截面提出了在凹角面积相同的情况下凹角尺寸的较优取值方法,为实际工程提供参考。针对立面处理后的截面,分析了结构气动性能随各重要参数的变化规律,提出了较有利的立面凸起布置形式。基于实际工程中结构立面的凸窗等设计,利用数值模拟方法对立面处理后的方形截面和典型矩形截面进行绕流研究,通过改变其立面凸起的位置、凸起密度等参数来探究气动性能随各参数变化的规律,比较了方形截面和典型矩形截面绕流的区别。通过分析分别得到了立面处理后的截面的优化效率随凸起位置和凸起密度等参数变化的规律,提出了较有利的凸起布置方式,并对较有利截面的绕流特性进行了详细的研究。探讨了优化后的截面在全风向角下的优化效率,并针对不同的优化形式和优化截面提出了较优处理方式。基于之前的研究,对气动优化后的方形截面和典型矩形截面进行全风向角下的数值模拟,通过和方形截面原型、典型矩形截面原型的对比,研究在全风向角下各优化措施的优化效率,并对优化后截面的最有利风向角和最不利风向角出现的位置及其相对于原型的变化进行了分析,给出了不同风向角下结构设计的建议。
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