大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載的數(shù)值模擬計(jì)算與分析.pdf

1、本課題為國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心研究項(xiàng)目-“大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載及風(fēng)致響應(yīng)研究”的一部分。大跨度空間結(jié)構(gòu)是近三十年來(lái)發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)形式,該類(lèi)結(jié)構(gòu)空間大、無(wú)內(nèi)柱且相對(duì)低矮,其屋面結(jié)構(gòu)多采用輕質(zhì)高強(qiáng)的建筑材料,相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)更容易發(fā)生風(fēng)致破壞,因此風(fēng)荷載已成為這類(lèi)結(jié)構(gòu)的主要控制荷載。由于大跨度空間結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜性,現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范中沒(méi)有類(lèi)似的外形可供參考,結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)缺乏足夠的規(guī)范性指導(dǎo),因此大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究對(duì)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)具有

2、重大意義。
　　 目前,風(fēng)荷載的研究手段包括現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬。數(shù)值模擬技術(shù)的核心是計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)。隨著湍流物理模型的發(fā)展,加之計(jì)算技術(shù)和軟、硬件的飛速進(jìn)步,對(duì)剛體建筑物壁面的平均風(fēng)壓及其周?chē)L(fēng)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。結(jié)構(gòu)抗風(fēng)實(shí)際工程問(wèn)題中,基于通用CFD軟件,建立適當(dāng)?shù)臄?shù)值模型可以獲得滿(mǎn)足工程實(shí)踐要求的計(jì)算結(jié)果。
　　 本文利用CFD通用計(jì)算軟件CFX12.0作為計(jì)算平臺(tái),對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)表面風(fēng)荷

3、載分布進(jìn)行計(jì)算與分析,主要研究?jī)?nèi)容有:
　　 (1)結(jié)合大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),從計(jì)算域的尺寸、網(wǎng)格的劃分、邊界條件、離散格式、湍流模型的選取、收斂性及結(jié)果的判定等方面提出風(fēng)荷載數(shù)值模擬的建議。并且應(yīng)用建議的方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)6m立方體實(shí)測(cè)模型進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　 (2)從基本幾何特性出發(fā)選取了五種典型(平屋蓋,柱面屋蓋,球面屋蓋,鞍形屋蓋,懸挑屋蓋)大跨度屋蓋形式。屋面幾何形狀對(duì)風(fēng)壓分布有重要影響,不同形式的屋面,表面風(fēng)壓分布