考慮流固耦合的高層建筑樓頂高聳鋼結(jié)構(gòu)的抗風數(shù)值模擬.pdf

1、近年來，高層和高聳結(jié)構(gòu)都向著更高、更柔的方向發(fā)展，其剛度越來越小，質(zhì)量輕，阻尼小，同時高層建筑因使用功能的需要，在高層或者超高層建筑頂部設置高聳鋼結(jié)構(gòu)塔樓的現(xiàn)象越來越常見，造成結(jié)構(gòu)對風越加敏感，動力響應也更為復雜。目前利用數(shù)值模擬技術(shù)對這種大氣邊界層中的復雜結(jié)構(gòu)進行風振響應分析還存在諸多問題。因此深入研究高層建筑頂端高聳結(jié)構(gòu)的抗風問題具有十分重要的理論意義和工程實踐價值。
　　目前研究高層建筑頂端高聳結(jié)構(gòu)的抗風設計，一般采用將樓頂

2、高聳結(jié)構(gòu)和其主體結(jié)構(gòu)分離，分別進行抗風計算的方法。通常主體結(jié)構(gòu)不考慮屋頂高聳結(jié)構(gòu)的影響，然而隨著高層樓頂高聳結(jié)構(gòu)高度的不斷增加，高聳結(jié)構(gòu)受到強烈的風載效應時，這種相互作用的影響不容忽視。
　　本文首先給出了流固耦合的流體動力學控制方程ALE(ArbitraryLagrangian-Eulerian)方法的描述和算法。隨后采用標準k-ε模型、Wilcoxk-ω模型和LES湍流模型在高雷諾數(shù)均勻流場中對同一高層建筑樓頂上的封閉高聳鋼結(jié)

3、構(gòu)進行數(shù)值模擬，通過對模擬結(jié)果的分析，證明LES湍流模型更適用于高層建筑頂端的高聳鋼結(jié)構(gòu)的抗風分析。隨后利用LES湍流模型，建立了三種結(jié)構(gòu)形式的模型:帶高聳結(jié)構(gòu)的高層建筑模型、置于地面的高聳結(jié)構(gòu)模型和不帶高聳結(jié)構(gòu)的高層建筑模型，分別對這三種結(jié)構(gòu)形式建立了有限元剛性模型和考慮流固耦合作用的氣彈性模型，通過對比數(shù)值模擬得到的結(jié)構(gòu)表面風壓系數(shù)分布情況、風載體型系數(shù)和風振系數(shù)，研究風載作用下高聳結(jié)構(gòu)和建筑主體之間的相互作用;并且針對高聳結(jié)構(gòu)在建