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

1、本課題為國家鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)研究中心研究項目-“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)是近三十年來發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)形式,該類結(jié)構(gòu)空間大、無內(nèi)柱且相對低矮,其屋面結(jié)構(gòu)多采用輕質(zhì)高強的建筑材料,相對于主體結(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)范中沒有類似的外形可供參考,結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計缺乏足夠的規(guī)范性指導(dǎo),因此大跨度空間結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載研究對結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計具有

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

3、載分布進(jìn)行計算與分析,主要研究內(nèi)容有:
　　 (1)結(jié)合大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)的特點,從計算域的尺寸、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)用建議的方法對標(biāo)準(zhǔn)6m立方體實測模型進(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。屋面幾何形狀對風(fēng)壓分布有重要影響,不同形式的屋面,表面風(fēng)壓分布