表面粗糙元對高層建筑風(fēng)壓及風(fēng)荷載影響研究.pdf

1、對于高層建筑來說，風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮的重要荷載之一，因此高層建筑的風(fēng)荷載特性研究越發(fā)顯得重要。出于豐富高層建筑視覺效果、為住戶遮陽擋風(fēng)擋雨、提供室外休息場所等因素的考慮，高層建筑物通常設(shè)置裝飾條，遮陽板，陽臺等外置于建筑物表面的結(jié)構(gòu)物。然而國內(nèi)外風(fēng)荷載特性的研究主要針對壁面光滑的建筑，對于此類具有復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)的高層建筑很少涉及，我國的相關(guān)規(guī)范也尚未給出其風(fēng)荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。因此本文主要研究表面附有粗糙元對高層建筑表面風(fēng)壓和風(fēng)荷載影響，

2、希望能為工程實際提供一定的設(shè)計參考與指導(dǎo)。
　　CFD的數(shù)值模擬根據(jù)湍流模型的不同，通常分為:雷諾平均法、大渦模擬法、直接求解法。在這幾種湍流模型中，大渦模擬的計算精度和效率都是較為適中，能夠做到兩者兼顧。所以本文采用大渦模擬法進行數(shù)值求解。
　　本文的主要研究內(nèi)容為:
　　(1)歸納總結(jié)了風(fēng)荷載確定方法，對現(xiàn)場實測、風(fēng)洞試驗和數(shù)值模擬的優(yōu)缺點分別進行了闡述。隨著計算機硬件技術(shù)的快速發(fā)展和理論模型的不斷改善，數(shù)值模擬已

3、經(jīng)成為了結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究領(lǐng)域的一個重要分支。簡要介紹了數(shù)值模擬的相關(guān)理論，如計算流體力學(xué)基礎(chǔ)理論、數(shù)值計算的算法以及采用的大渦模擬方法的理論。
　　(3)Stathopoulos在加拿大康科迪亞大學(xué)建筑空氣動力實驗室對一面有豎條的高層建筑物進行了風(fēng)洞試驗，并對結(jié)果進行了分析。本文使用了其風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進行模型建立，并將計算結(jié)果與風(fēng)洞試驗相比較，得出數(shù)值模擬結(jié)果與試驗結(jié)果相差不大。證明本文所進行的數(shù)值模擬具有一定的可靠度

4、。
　　(4)分別對光滑，附有橫向粗糙元和附有豎向粗糙元三種不同表面粗糙情況的高層建筑物進行了風(fēng)洞試驗。本文對試驗的整體風(fēng)壓系數(shù)進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)表面粗糙元對風(fēng)壓系數(shù)的影響較為明顯，其中附有豎向粗糙元的高層建筑背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)整體變小。并對三種模型進行了數(shù)值模擬，對模擬過程中計算域的確定、網(wǎng)格劃分、邊界條件和求解方法進行了闡述。將模擬結(jié)果與試驗值相比較，找出吻合較好及相差的位置。并分析了粗糙元對建筑物周圍的風(fēng)場環(huán)境以及層間力和整體