大跨裙擺屋蓋風(fēng)荷載特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)具有質(zhì)量輕、柔度高、阻尼小等特點(diǎn)，且其固有頻率與風(fēng)的卓越頻率比較相近，使得大跨屋蓋結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)中極易遭受破壞。由于屋蓋通常位于大氣邊界層中湍流較為復(fù)雜的區(qū)域，且多數(shù)屋蓋形狀不規(guī)則，因此繞流引起的風(fēng)荷載作用十分復(fù)雜，特別是現(xiàn)代城市建筑布局越發(fā)密集，導(dǎo)致屋蓋風(fēng)荷載受群體氣動干擾的影響不容忽視，以屋蓋單體情況預(yù)測其風(fēng)荷載分布勢必造成較大誤差。目前，我國《荷載規(guī)范》對于體型復(fù)雜屋蓋風(fēng)荷載設(shè)計取值以及群體布局干擾效應(yīng)并沒有具體規(guī)定，因此

2、有必要對各類體型復(fù)雜屋蓋的風(fēng)荷載特性，以及周邊建筑對風(fēng)荷載干擾效應(yīng)開展研究，為屋蓋抗風(fēng)研究和設(shè)計提供有效的科學(xué)指導(dǎo)。本文以蘇州太平金融大廈為工程背景，針對其特殊的大跨裙擺異形鋼屋蓋，充分考慮其周邊建筑氣動干擾效應(yīng)，采用數(shù)值模擬方法研究分析其風(fēng)荷載分布及周邊建筑對風(fēng)荷載的干擾特性，為工程抗風(fēng)設(shè)計提供有效的理論指導(dǎo)和直接的設(shè)計依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)以北京交通大學(xué)風(fēng)洞試驗室某一大跨平屋蓋建筑風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用RANS

3、方法和LES方法分別對其屋蓋風(fēng)壓分布進(jìn)行模擬，通過與風(fēng)洞試驗獲得的平均風(fēng)壓系數(shù)和脈動風(fēng)壓系數(shù)進(jìn)行對比，驗證本文數(shù)值模擬方法的有效性。
　　(2)采用RANS時均模擬方法，考慮不同風(fēng)向情況，分別模擬分析單體建筑以及考慮群體干擾效應(yīng)下屋蓋表面平均風(fēng)壓分布規(guī)律，并基于體型特點(diǎn)對屋蓋實施分區(qū)，計算各分區(qū)風(fēng)載體型系數(shù)。同時，選取若干典型分區(qū)分析其平均風(fēng)壓系數(shù)隨風(fēng)向角變化規(guī)律，并以干擾因子量化分析屋面局部區(qū)域在不同風(fēng)向下干擾效應(yīng)的變化規(guī)律，為