大跨开合结构屋盖风压特性研究

摘要

随着近些年来建筑业的发展和人们对物质文化和精神文明上面的追求，使得大跨结构在近些年来得到了飞速的发展与应用，大跨结构无论在观赏性和实用性上都有其独有的特点与优势。被广泛的应用在大型的体育场馆等设施上。但随之而来的就是大跨屋盖的抗风方面的研究，因为此类建筑对风荷载较为敏感，所以研究大跨屋盖的抗风方面上有着重要的意义。
　　开合结构屋盖则是近些年来刚刚兴起的一种大跨形式，其在原有的大跨结构基础上增加了屋盖顶部可开启的设施，越来越受到人们的青睐，但其在抗风方面的研究虽然更为复杂而且对比大跨结构抗风方面的研究在国内外还是很少的，目前主要的研究方式是直接的进行风洞的实验，本文则是以相关的风洞实验为基础进行对应的数值模拟方面的探索性研究。
　　本文介绍了大跨开合结构屋盖模型的数值模拟相关理论，并对模型进行了屋盖的开启时的四种不同的开启状态的数值模拟试验，研究了开合屋盖分别在几种不同的开启状态下和不同风速以及不同风向角的结构表面风压分布特点，并进行了相关的对比分析。同时对不同的几种湍流模型对开合结构的模拟影响进行了简单的对比分析，进行了准确性的分析，并对屋盖在完全开启的情况下进行个分区并对分区的体形系数进行了计算，给出合理的分区值。通过本文得出的相关结论和数据为以后通过数值模拟的手段进行大跨开合结构屋盖的风荷载方面的研究提供一些有价值的参考数据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 大跨结构抗风的研究方法和研究现状

1．2．1 现场实测

1．2．2 风洞试验

1．2．3 数值模拟

1．3 大跨度开合结构抗风存在的问题

1．3．1 大跨结构的开合方式和使用条件

1．3．2 风荷载及其抗风设计

1．4 本文研究的主要内容

1．4．1 各章的内容

1．4．2 论文的创新点

2 计算软件和数值模拟的介绍

2．1 数值模拟的基本理论

2．1．1 CFD数值模拟的计算流程图

2．1．2 连续性方程(质量守恒定律)

2．1．3 动量方程(动量守恒定律)

2．2 湍流的数值模拟方法

2．2．1 直接数值模拟(DNS)

2．2．2 非直接数值模拟

2．3 湍流模型

2．3．1 标准k-ε模型

2．3．2 RNG k-ε模型

2．3．4 标准k-ω国模型

2．3．5 SST k-ω模型

2．4 建筑周围的风场模拟

2．4．1 平均风速剖面

2．4．2 湍流强度

2．5 本章小结

3 大跨结构不同开合情况下的风压特性研究

3．1 概述

3．2 风压数据的处理方法

3．3 大跨开合结构不同开合情况的风压特性研究

3．3．1 相关计算模型介绍

3．1．2 数值模拟方案

3．1．3 计算域的选取

3．1．4 网格划分

3．1．5 边界条件的设定

3．1．6 大跨开合结构屋盖的风效应分析

3．1．7 不同条件下的数值分析

3．4 本章小结

4 大跨开合结构体型系数和不同湍流模型的影响分析

4．1 大跨开合屋盖顶部体形系数分布

4．2 不同湍流模型对开合屋盖的影响

4．3 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文研究工作的总结

5．2 未来研究工作的展望

参考文献

作者简历

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