典型环状大悬臂挑篷屋盖的风载特性与风场绕流分析

摘要

近年来,在大型体育场馆建设中,越来越多采用环状大悬臂挑篷结构.这种形式屋盖是风敏感结构,且在局部区域会出现较大负压,容易引起结构覆面破坏,危及主体结构安全.因而,该类结构的抗风研究是结构风工程研究热点之一.现今对体育场挑篷风荷载研究,仍然以风洞试验为主.本文在总结大型体育场环状挑篷特征的基础上，针对具有一般意义的环状挑篷，数值模拟其在不同参数和不同工况下的挑篷表面风载风压分布，并探讨调节风荷载的气动优化措施。研究表明：悬臂挑篷屋盖倾角宜设在0°-15°范围，屋面倾角过大或过小均不利于屋盖受力；在0°风向角下，挑篷中间轴测点与两边轴测点的最大负压差相差最小，在150°风向角下挑篷中间轴测点与两边轴测点的最大负压相差最大；若看台后部通风率较小，屋盖前缘的负风压值相对较大，若看台后部完全封闭，前缘平均负风压值最大，随着通风率的增大，平均风压系数极值逐渐减小；是否设置后挑，对挑篷上表面风压系数数值及分布影响不大；增设屋面竖向导流挡板对改善屋盖前缘局部极值风压十分有效；相对于在屋盖前缘附加气动构件，在屋盖端部设置部分通风孔更为简单方便，在大跨度悬臂挑篷屋盖结构的边缘采取开槽处理方式，可以有效地减小屋面的风荷载。