基于數值模擬方法的大跨度結構表面風荷載的計算與分析.pdf

1、本課題屬于中國京冶工程技術有限公司設計院研究項目—“CFD數值模擬技術在復雜體型結構風荷載確定中的應用”的一部分。本文選擇大跨度結構作為研究對象，因為這類建筑空間大、無內柱且相對低矮，其屋面結構與主體結構相比更易發(fā)生風致破壞，因此必須著重考慮風荷載的作用。此類建筑體型復雜，現行建筑結構荷載規(guī)范中沒有類似的外形可供參考，結構抗風設計缺乏足夠的規(guī)范性指導。 目前，風工程的研究手段包括現場實測、風洞試驗和數值模擬。本文主要工作是基于數

2、值模擬方法的大跨度結構表面風荷載的計算。風荷載數值模擬技術的理論核心是流體動力學(CFD)和數值計算方法，它是使用一組微分方程描述空間中流體的流動情況。首先對計算區(qū)域進行離散，在此基礎上將微分方程轉化為代數方程，進而求解微分方程組的數值解，以獲得流場的相關性質。 本文選擇CFD通用計算軟件Fluent6.2作為計算平臺，研究內容主要有： 第一部分：利用數值模擬方法對簡單的結構表面的風壓和周圍的風場的研究。對不同湍流模型和

3、不同網格劃分情況下的單個方體結構表面風壓作了研究；在不同間距和不同風向角時對兩相鄰方體結構的周圍風場和表面風壓作了研究，總結了他們之間干擾影響的特點。 第二部分：以武漢天河機場新建航站樓為計算實例，利用數值模擬方法，對建立的實際尺度的幾何模型進行了不同風向角時的計算機數值模擬。對得到的模擬結果做出分析： (1)計算了平均風壓系數，與風洞試驗結果進行比較和分析，驗證數值模擬方法的有效性和準確性。 (2)對航站樓表面