輕鋼懸挑及空曠結(jié)構(gòu)靜力風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不同，輕鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，是風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)，并且輕鋼結(jié)構(gòu)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)也由于重量較輕較易在風(fēng)荷載作用下首先破壞，因此，對于輕鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮風(fēng)對于結(jié)構(gòu)整體以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部的作用。而現(xiàn)行荷載規(guī)范只是籠統(tǒng)的給出了結(jié)構(gòu)整體的風(fēng)荷載體型系數(shù)，沒有給出結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布情況，并且荷載規(guī)范給出的風(fēng)荷載體型系數(shù)沒有充分考慮近地面湍流的影響。 輕鋼懸挑結(jié)構(gòu)挑篷由于其造型輕盈，往往具有較大的懸挑長度，且厚度較薄，對于風(fēng)的

2、作用往往非常敏感，在每年的大風(fēng)中也可以看到很多這類構(gòu)件遭到破壞的現(xiàn)象。與輕鋼結(jié)構(gòu)挑篷類似，目前出現(xiàn)的許多新穎的輕鋼結(jié)構(gòu)形式，例如大型輕鋼結(jié)構(gòu)加油站等，由于覆蓋面積較大，為了節(jié)省材料，通常采用底面不封的結(jié)構(gòu)形式(這里稱之為空曠結(jié)構(gòu))，該類結(jié)構(gòu)對于風(fēng)的作用往往也非常敏感，在每年的大風(fēng)中也可以看到很多這類構(gòu)件倒塌的現(xiàn)象。 針對現(xiàn)行荷載規(guī)范對輕鋼懸挑及空曠結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)的不足之處，本文采用CFD數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行了輕鋼懸挑及空曠結(jié)構(gòu)

3、的靜力風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究，得到了其受風(fēng)荷載作用的特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布規(guī)律。主要進(jìn)行了以下幾方面工作： 1.采用結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格以及不同的湍流模型對Texas實(shí)驗(yàn)建筑(低矮建筑)和W.D.Baines報(bào)告中柱體(高層建筑)進(jìn)行了風(fēng)荷載數(shù)值模擬，得到了各種情況下的結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布，并與相應(yīng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)值及實(shí)際觀測值進(jìn)行了比較，結(jié)果表明采用CFD數(shù)值模擬方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的靜力風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究是可行的，并確定了進(jìn)一步的研究中應(yīng)

4、當(dāng)采用適應(yīng)性較好的非結(jié)構(gòu)化離散網(wǎng)格及RNGk-ε湍流模型。 2.以一輕鋼結(jié)構(gòu)挑篷為例，進(jìn)行了輕鋼懸挑結(jié)構(gòu)的靜力風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究，主要考慮了來流風(fēng)向角的不同、挑篷尺寸大小和位置不同時(shí)挑篷表面風(fēng)壓分布規(guī)律，并得到了一些有益的結(jié)論。 3.以一輕鋼空曠結(jié)構(gòu)加油站為例，進(jìn)行了輕鋼空曠結(jié)構(gòu)的靜力風(fēng)荷載數(shù)值模擬研究，研究中考慮了來流風(fēng)向角和結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境影響下結(jié)構(gòu)各表面的風(fēng)壓分布規(guī)律，得到了一些有益的結(jié)論，并參照CECS102：200