珠海歌劇院風環(huán)境與結(jié)構(gòu)風壓的CFD數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著社會高速發(fā)展，建筑物的高度和復雜度不斷提高，風已經(jīng)成為影響建筑設(shè)計以及安全運營的重要影響因素。珠海歌劇院位于珠海香洲東部的野貍島上，是珠海以及整個珠三角地區(qū)的地標建筑之一。主體建筑分為歌劇院和小劇場，外殼為空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。歌劇院體型較大，水平投影跨度為130m，是橫向跨度較大的風敏感結(jié)構(gòu)。因此，研究風對建筑結(jié)構(gòu)的影響以及實時監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)表面風壓是必要的。由于經(jīng)濟原因，傳感器數(shù)目往往是有限的。利用有限數(shù)目風壓傳感器預測未布置傳感器測點處

2、的風壓值，繼而預測整個研究區(qū)域分壓分布具有較大的實際應用意義。本文采用CFD數(shù)值模擬方法研究了風對珠海歌劇院建筑結(jié)構(gòu)表面及周圍環(huán)境的影響，并探討了利用有限風壓傳感器與數(shù)學模型聯(lián)合預測結(jié)構(gòu)表面風壓的方法。本文主要有以下三部分內(nèi)容:
　　利用CATIA以及RHINO軟件建立珠海歌劇院CFD數(shù)值模型。設(shè)定計算域并劃分區(qū)域網(wǎng)格，基于FLUENT14.5軟件平臺進行了12個風方向角下的模擬。通過對比CFD數(shù)值模擬與風洞實驗得到的區(qū)域體型系數(shù)

3、，討論并分析了12個風方向角下建筑結(jié)構(gòu)表面風壓分布規(guī)律。根據(jù)數(shù)據(jù)對比，可得結(jié)論：兩種方法得到的建筑結(jié)構(gòu)表面風壓分布規(guī)律基本一致，但是個別方向角下的風壓值有偏差。
　　根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)表面風壓分布規(guī)律以及場地常年風速風向規(guī)律，確定了風壓傳感器布置方案。采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建數(shù)學模型，結(jié)合32個風壓傳感器預測了未布置傳感器測點風壓值以及珠海歌劇院片1外表面風壓分布。經(jīng)過預測可得：12個方向角下，未布置傳感器的預測樣本測點相對誤差最大值為

4、9.60％，最大平均值為2.43%，最大標準差為2.78%。預測片1外表面整個區(qū)域表面風壓的相對誤差最大值為5.822%，平均值為0.886%，標準差為1.063%。實現(xiàn)了利用有限數(shù)目風壓傳感器與數(shù)學模型聯(lián)合應用預測目標區(qū)域整體風壓分布的目的。
　　采用CFD數(shù)值模擬方法獲得了建筑物周圍區(qū)域8個方向角下不同高度處風速。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果以及場地信息得到目標區(qū)域的等效風速以及等效風速比。采用超越閾值概率的評估方法、聯(lián)合評估準則評估珠海