高層建筑順風向風振響應的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著經(jīng)濟發(fā)展、城市建設(shè)的不斷需要，高層建筑得到越來越快的發(fā)展，而隨著高強輕質(zhì)材料的應用和設(shè)計施工水平的不斷提高，現(xiàn)代高層建筑向更高、更柔的方向發(fā)展，風荷載從而成為高層結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計荷載之一，結(jié)構(gòu)抗風性能設(shè)計也成為工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中不可或缺的控制性環(huán)節(jié)。目前在實際工程中應用最多的處理方法為風洞試驗，但是其存在實驗周期長、費用高等問題，隨著計算機硬件技術(shù)快速發(fā)展，數(shù)值模擬的優(yōu)越性逐漸體現(xiàn)出來。
　　本文結(jié)合計算流體力學(CFD)數(shù)值模擬和

2、有限元分析，建立對高層建筑結(jié)構(gòu)風振響應的數(shù)值模擬方法，通過對某復雜環(huán)境下高層建筑進行分析，并與對應的風洞試驗數(shù)據(jù)對比來證明方法的可行性。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　1.分析計算風工程的研究現(xiàn)狀，提出關(guān)于處于復雜環(huán)境下高層建筑結(jié)構(gòu)風振響應數(shù)值模擬的研究方法：對建筑結(jié)構(gòu)進行CFD模擬，將模擬得到的風荷載體型系數(shù)結(jié)合編制的風速時程，計算得到結(jié)構(gòu)表面風荷載時程，繼而通過有限元軟件對結(jié)構(gòu)進行風振響應的時程分析。
　　2.采用FLUEN

3、T軟件對CARRC標準建筑模型進行數(shù)值模擬，對比分析了標準k-ε模型、Realizable k-ε模型、RNG k-ε模型和RSM等不同的湍流模型，并與實驗數(shù)據(jù)結(jié)合，對比分析表明RSM相對其他湍流模型更能滿足工程精度要求。
　　3.采用RSM模型對某復雜環(huán)境下高層建筑結(jié)構(gòu)在不同風向角下的結(jié)構(gòu)表面風壓、風荷載體型系數(shù)和行人高度處風環(huán)境作了數(shù)值模擬計算和分析，并與風洞試驗數(shù)據(jù)對比，證明模擬方法的正確性。
　　4.基于AR法，采用

4、Davenport譜，編制了具有空間相關(guān)性的適用于高層建筑結(jié)構(gòu)的多點隨機風速時程，并結(jié)合數(shù)值風洞模擬結(jié)果生成用于結(jié)構(gòu)風振響應時程分析的風荷載時程曲線。
　　5.利用ABAQUS有限元軟件，對結(jié)構(gòu)進行風振響應的時程分析，并與風洞試驗數(shù)據(jù)對比100年重現(xiàn)期下的樓層位移、結(jié)構(gòu)底部剪力和10年重現(xiàn)期下的結(jié)構(gòu)頂部加速度大小，證明本文計算方法的正確性。
　　本文聯(lián)合采用CFD數(shù)值模擬和有限元分析，同時考慮了自然風的時空相關(guān)性和結(jié)構(gòu)的高階