大跨開孔空間結(jié)構(gòu)風(fēng)壓分布規(guī)律及風(fēng)致內(nèi)壓研究.pdf

1、伴隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各種新型建筑材料的應(yīng)用，土木建筑結(jié)構(gòu)向大型化、復(fù)雜化發(fā)展。人們審美觀的不斷變化和對(duì)大型通透空間的需求，催生了造型各異的大跨空間結(jié)構(gòu)和各式各樣的開孔結(jié)構(gòu)。建筑設(shè)計(jì)的豐富多彩為結(jié)構(gòu)工程師的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了諸多難題。對(duì)于體型復(fù)雜的大跨度空間結(jié)構(gòu)而言，風(fēng)荷載是控制荷載之一。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，由于受到現(xiàn)行技術(shù)條件的限制，往往得不到準(zhǔn)確的風(fēng)荷載。設(shè)計(jì)人員只根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)風(fēng)荷載做估算，這樣做可能帶來的后果：一是對(duì)風(fēng)荷載估計(jì)不足或者

2、是對(duì)某些特殊的地方?jīng)]有引起足夠的重視，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)存在破壞的危險(xiǎn)；二是把風(fēng)荷載估計(jì)的過大，設(shè)計(jì)偏于保守，將會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。為此，本文在大跨開孔空間結(jié)構(gòu)風(fēng)壓分布規(guī)律及風(fēng)致內(nèi)壓研究做了部分研究工作。主要分為如下兩部分：
　　第一部分基于深圳市民中心大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)，利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)通用軟件FLUENT計(jì)算市民中心屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓分布，并和風(fēng)洞試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行對(duì)比，討論數(shù)值模擬的具體操作方式和可行性。通過把市民中心屋蓋結(jié)構(gòu)由平面結(jié)構(gòu)形式經(jīng)

3、過七次的體型變化過渡到真實(shí)結(jié)構(gòu)體型，從這一過程中總結(jié)大跨度空間結(jié)構(gòu)表面風(fēng)壓分布的變化規(guī)律，研究表明，當(dāng)把塔樓和底座等附屬結(jié)構(gòu)全部加進(jìn)模型之后，即使屋蓋的體型有很大差別，所有測點(diǎn)的平均風(fēng)壓系數(shù)的分布規(guī)律也基本不變，只存在數(shù)值上的差別；
　　第二部分研究了開孔結(jié)構(gòu)的風(fēng)致內(nèi)壓問題。首先對(duì)未開孔的實(shí)體結(jié)構(gòu)在不同攻角、方向的風(fēng)作用下表面壓力變化規(guī)律進(jìn)行研究；然后研究單面開孔率為13.6％的結(jié)構(gòu)表面壓力變化規(guī)律，并對(duì)比其與未開孔時(shí)的不同；接著

4、研究了表面壓力隨著開孔率的不同而變化的規(guī)律。研究表明，當(dāng)風(fēng)攻角、風(fēng)方向在9010±度之間時(shí)，結(jié)構(gòu)的開孔和未開孔表面上的風(fēng)壓力都有所減??；在其它攻角、方向的風(fēng)作用下，結(jié)構(gòu)開孔面上所受風(fēng)壓力相對(duì)開孔前有不同程度的減小，而未開孔面上的風(fēng)壓力相對(duì)于開孔前則有所增加；最后以市民中心屋蓋結(jié)構(gòu)為例，研究具有復(fù)雜體型的空間結(jié)構(gòu)表面綜合壓力的計(jì)算方法與計(jì)算假定。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)開孔后屋蓋的上、下表面在風(fēng)作用下，相對(duì)不開孔的情況，結(jié)構(gòu)表面壓力都有所減小，但