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典型形体建筑结构风压风振的数值模拟

李俊龙  
【摘要】:随着轻质高强建筑材料的不断涌现,空间结构在强风作用下的局部受损和整体破坏现象十分普遍,风荷载已成为多种空间结构设计的控制荷载。我国东南沿海工业与民用建筑中广泛采用的低矮曲面坡房屋是风敏感结构的典型代表。大跨度空间结构的柔性特征日趋明显,在强风作用下与流场的相互影响现象十分显著,如索穹顶结构和体育场悬挑屋盖结构。 本文对低矮房屋、充气膜结构和体育场挑蓬等空间结构的风压风振进行了研究。运用Fluent软件对带檐口低矮曲面四坡建筑的屋面风压进行数值模拟,重点分析屋面坡角、风向角和檐口类型对屋面平均风压及周围风场的影响。研究表明,迎风屋檐处的最大风吸力随坡度增大而减小,背风面负风压绝对值随坡度增大而增大。当竖向檐口长度不变时,屋面风吸力随水平檐口长度增大而降低;当水平檐口长度不变,竖向檐口长度逐渐变大时,表面风吸力却逐渐增大。 运用Ansys/CFX软件对薄壁球壳和体育场柔性挑蓬结构进行风致耦合作用的数值模拟发现,充气薄壁球壳的风振系数在迎风侧的中间位置处达到最大;流固耦合效应对体育场悬挑板的风压分布有显著影响,柔性悬挑板上表面最前缘开始出现小部分正压,且最大风吸力由最前缘向后移动到了距前缘1/4长度处。对体育场挑蓬在不同风向下的风振情况,分别给出了确定性的风振系数建议值。


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