风雨联合作用下大跨度双曲屋盖表面压力分布规律研究

摘要

大跨度双曲屋盖形状较复杂，具有重量轻，柔性大，阻尼低等特点，风荷载是其控制荷载。通常强风作用下常常伴有强降雨的作用;受风力影响，雨滴降落时除受自身重力，还受风速影响，导致建筑表面的雨量和雨压荷载也在增加。风雨联合作用对建筑的影响也不同于单独风或雨作用，目前国内外规范中也未对风雨联合作用下的压力分布做出明确规定，因此开展风雨联合作用下建筑结构的表面压力分布研究是一项十分有意义的工作。本文采用数值模拟方法，依托Fluent14.5计算平台，研究风雨联合作用下大跨度双曲屋盖表面的平均压力分布规律，开展的主要工作如下:
　　1、采用欧拉-欧拉方法，对正方形、矩形、圆形、椭圆形大跨度双曲屋盖结构在风雨联合作用下的平均压力分布进行研究，并将结果与单独风作用下的风洞实验数据进行对比，得出风雨联合作用下，不同形状屋盖与单独风荷载作用时表面压力分布异同;并对比分析风雨联合作用下四种大跨度双曲屋盖表面的平均压力系数，得到不同双曲屋盖表面压力分布规律，最不利大跨度双曲屋盖投影形状。
　　2、在风雨联合作用下，研究不同风速、风向角、降雨强度等重要参数对正方形、矩形、圆形、椭圆形四种大跨度双曲屋盖表面平均压力系数分布的影响规律，分析得到各形状屋盖的最不利风速、风向角、降雨强度;研究四种大跨度双曲屋盖在风雨联合作用下的分区压力系数，对照相应规范对四种大跨度双曲屋盖进行分区，在最不利风速、雨强、风向角等最不利工况下进行数值模拟研究，得到各形状屋盖的平均分区压力系数建议值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 大跨度双曲屋盖结构抗风雨设计存在的问题

1．4 本文研究的内容

2 风雨联合作用的计算理论

2．1 计算流体动力学理论

2．11 空气流体控制方程

2．12 空气流体中的湍流

2．1．3 空气流体控制方程求解

2．2 风雨联合作用下的多相流计算方法

2．2．1 欧拉-欧拉各相控制方程

2．3 风雨联合作用下数值模拟方法

2．3．1 风场边界条件设定

2．3．2 雨场条件设定

2．4 本章小结

3 大跨度双曲屋盖风雨联合作用的压力分布研究

3．1 数值模拟计算

3．1．1 数值模拟流程

3．1 2数值模拟数据处理

3．2 风雨联合作用下大跨度双曲屋盖平均压力系数分析

3．2．1 正方形双曲屋盖平均压力系数分析

3．2．2 矩形双曲屋盖平均压力系数分析

3．2．3 圆形双曲屋盖平均压力系数分析

3．2．4 椭圆形双曲屋盖平均压力系数分析

3．3 不同双曲屋盖形状表面的平均压力系数分布及对比

3．3．1 不同双曲屋盖形状表面压力分布分析

3．3．2 不同双曲屋盖表面平均压力系数对比

3．4 本章小结

4． 风雨联合作用下大跨度双曲屋盖参数影响压力分布的分析

4．1 正方形双曲屋盖参数影响压力分布的分析

4．1．1 风向角对正方形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．1．2 风速对正方形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．1．3 降雨强度对正方形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．1．4 正方形双曲屋盖布置测点平均压力系数对比分析

4．2 矩形双曲屋盖参数影响压力分布的分析

4．2．1 风向角对矩形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．2．2 风速对矩形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．2．3 降雨强度对矩形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．2．4 矩形双曲屋盖布置测点平均压力系数对比分析

4．3 圆形双曲屋盖参数影响压力分布的分析

4．3．1 风向角对圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．3．2 风速对圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．3．3 降雨强度对圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．3．4 圆形双曲屋盖布置测点平均压力系数对比分析

4．4 椭圆形双曲屋盖参数影响压力分布的分析

4．4．1 风向角对椭圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．4．2 风速对椭圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．4．3 降雨强度对椭圆形双曲屋盖表面压力分布的影响

4．3．4 椭圆形双曲屋盖布置测点平均压力系数对比分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 论文内容总结

5．2 未来工作展望

参考文献

作者简历

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