多折面體型空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究.pdf

1、大跨度空間結(jié)構(gòu)是最近幾十年來發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)形式，多折面體型空間結(jié)構(gòu)便是其中的一種，因其具有輕巧美觀的建筑造型和廣闊的無內(nèi)柱空間，廣泛應(yīng)用于體育場館、機(jī)場車站、會展中心等大型公共建筑中。然而此種結(jié)構(gòu)形式對風(fēng)荷載的作用特別敏感，其風(fēng)荷載問題已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的難點與計算風(fēng)工程的熱點。并且由于大跨度空間結(jié)構(gòu)的體型越來越復(fù)雜，現(xiàn)行荷載規(guī)范少有此類體型供于參考，規(guī)范性指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計就顯得很缺乏。目前，理論方法計算結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載困難性很大，而現(xiàn)場實測

2、手段和風(fēng)洞模擬試驗，可以得到較為準(zhǔn)確的測試結(jié)果，但費(fèi)時、費(fèi)人力和物力，以及其適用性不強(qiáng)等，在實際工程中無法廣泛應(yīng)用。因此，有必要尋求新的解決方法研究結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計。隨著計算流體動力學(xué)中湍流模型的不斷發(fā)展和完善，以及計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，用數(shù)值模擬結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的技術(shù)已日漸成熟，故采用該方法研究多折面體型空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計具有重大現(xiàn)實意義。
　　本文利用計算軟件CFX14.0作為計算平臺，對多折面體型空間結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載進(jìn)行模擬

3、計算與分析，研究的主要內(nèi)容有:
　　1.以TTU建筑原型試驗作為簡單方體結(jié)構(gòu)的計算模型，選用不同的湍流模型及不同的風(fēng)向角進(jìn)行數(shù)值模擬，然后對計算結(jié)果進(jìn)行比較分析，得到了結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布規(guī)律以及結(jié)構(gòu)周圍流場的繞流特性，驗證數(shù)值模擬技術(shù)在建筑物風(fēng)荷載方面的正確性與可靠性。
　　2.以西寧海湖新區(qū)體育場為多折面體型空間結(jié)構(gòu)的計算實例，建立全比例尺結(jié)構(gòu)模型，沿用前述算例的合理參數(shù)，選取了不同的湍流模型及風(fēng)向角作為模擬的各項工況，對

4、其結(jié)構(gòu)周圍的風(fēng)荷載進(jìn)行計算，對得到的模擬結(jié)果做出以下分析:
　　(1)選取SST k-ω剪切應(yīng)力輸運(yùn)模型和BSL-RSM雷諾應(yīng)力模型，在不同風(fēng)向角來流作用下，分析了湍流模型對屋面風(fēng)壓分布的影響。
　　(2)對不同風(fēng)向角來流的作用，分析了屋面的風(fēng)壓分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)周圍流場的繞流特性。
　　(3)對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算了屋蓋表面上的平均風(fēng)壓系數(shù)，給出最不利分區(qū)平均風(fēng)壓系數(shù)，為該類工程的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計提供了參考。
　　通