大跨平坡屋盖风荷载的合理折减研究

发布时间：2020-03-28 13:53

【摘要】：脉动风压相关性随空间的变化,使得结构风荷载折减很有必要。对围护结构而言,中国和日本两国荷载规范对风荷载的计算均考虑了面积折减,但中国荷载规范考虑围护结构风荷载面积折减时在建筑类型、建筑尺寸、屋盖倾角和屋面分区等方面尚缺乏详细的规定。在传统的大跨屋盖模型风洞试验中,由于试验条件的限制,无法在大跨屋盖模型表面上布置十分密集的测压点,以获得风荷载的实际分布,因此需要采用恰当方法考虑结构设计风荷载的折减效应。根据大跨平坡屋盖脉动风压相干函数导出气动导纳函数,通过换元法使气动导纳函数的四重积分表达式简化为二重积分,再将滑动平均滤波器幅值频率响应与气动导纳函数按照截止频率相等的原则进行等效匹配,推导出适用于大跨平坡屋盖风荷载折减的移动平均法。开展了某博物馆大跨平坡屋盖风洞试验,选取屋盖表面典型区域的测点风压时程,从风洞试验角度对本文提出的风荷载折减方法合理性进行了验证。研究表明,统计方法考虑了脉动风压的统计特性,基于风洞试验的统计方法比规范方法在计算大跨平坡屋盖最不利设计风荷载方面更合理;而随着大跨平坡屋盖围护结构尺寸的增大,最不利设计风荷载折减程度趋于稳定。基于Uematsu风洞试验模型进行大跨圆形平屋盖CFD计算,湍流模型选用动力亚格子模型大涡模拟,得到屋盖表面的测点风压时程,从数值模拟角度对本文提出的风荷载折减方法合理性进行了验证。结果显示,基于RANS的入口边界条件的RFG方法在大涡模拟中难以生成自保持的风剖面;围护结构风荷载折减特征区域的选取应避开屋盖表面风压梯度剧烈变化位置和区域。本文提出的适用于大跨平坡屋盖风荷载折减的移动平均法,能为大跨平坡屋盖围护结构最不利设计风荷载的合理确定提供有益的参考。
【图文】：

大跨空间结构

大跨屋盖结构的风致破坏
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU312.1

【参考文献】

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本文编号：2604540