带密目式安全网的在建低矮建筑风荷载数值模拟研究

发布时间：2020-05-31 17:16

【摘要】：随着国民经济的迅猛发展,数不胜数的建筑如雨后春笋般拔地而起,建筑风工程在我国的研究大多集中于在役建筑,针对建筑在建过程中的风工程研究相对来说还远远不够,加上建筑安全事故频发,因此针对建筑在施工过程中的安全性研究应引起足够的重视。同时,造成风灾损失的主要原因是大量的低矮建筑在台风作用下发生倒塌破坏,因而系统地掌握低矮建筑表面风荷载的分布规律,以便提出有效的抗风措施就显得十分必要。计算流体动力学是计算风工程的核心,它旨在研究建筑物表面的风荷载和建筑物周围的空气绕流情况。本文主要通过运用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟技术,基于FLUENT 14.0.0软件平台,对大气边界层中外围设置密目式安全网的在建低矮建筑的风场和风压分布进行了数值模拟计算、分析和对比,主要研究内容如下:(1)介绍了FLUENT数值风洞模拟的理论基础,其中包括粘性流体的三大基本方程、模拟风场的各类湍流模型,同时对各类湍流模型进行分析比较,概括了计算流体动力学控制方程的离散化方法、FVM常用离散格式以及离散方程的求解方法,最后还对用户自定义函数(UDF)进行了比较详细的介绍。(2)着重介绍了东京工艺大学的TPU气动数据库中关于低矮建筑气动数据库的内容。通过在TPU气动数据库中选取一个Breadth/Depth/Height=160:400:160,缩尺比例为1/100的平屋顶低矮建筑结构模型,三维计算模型利用Gambit 2.3.16建立,详细介绍了数值风洞计算模型和网格划分,边界条件设置,近壁面处理以及求解设置等相关工作。基于FLUENT 14.0.0软件平台,计算其在大气边界层的建筑表面风压分布,来流边界处的风剖面U(z)、k和?均采用用户自定义函数(UDF)编程与FLUENT对接实现,湍流计算模型分别采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型,并与TPU气动数据库中的风洞实验数据进行对比,验证其正确性和有效性。(3)对多孔介质模型的定义、性质、动量方程、多孔阶跃模型以及求解方法均进行了详细介绍。重点介绍密目式安全网的风洞实验、多孔介质模型定义在FLUENT中两个重要参数的确定、基于多孔介质模型的密目式安全网CFD数值模拟以及风荷载体型系数的计算。运用对比分析方法,着重分析了四周覆网脚手架设置时对建筑物表面平均风压系数的影响以及不同覆网时主建筑物表面的平均风力系数,进而研究了覆网脚手架不同布置时主建筑物表面的风压特性。(4)分析了建筑物的四周均布置覆网脚手架工况下覆网的风压特性。通过将FLUENT数值模拟结果所创建的两种类型安全网的部分监测点的自由流速度与压力降关系的数据趋势线,与由风洞实验得到的有效数据拟合绘制的曲线图对比分析,验证了多孔介质模型计算策略的可行性。重点研究了主建筑物的四周均布置覆网脚手架的工况下,密目式安全网上的风力系数,并将数值模拟结果与相关的当前规范设计建议进行比较,进而提出设计覆网脚手架时,脚手架上风荷载的取值建议,为工程实践及业内人士提供理论参考和建议。
【图文】：

脚手架结构

第一章绪论1.1 选题背景及研究意义随着国民经济的迅猛发展，整个建筑行业突飞猛进，建筑规模逐渐扩大，在建建筑物数目日益增加，风对建筑物及其周围环境的影响也越来越显著。建筑风工程在我国的研究大多集中于在役建筑，针对于建筑在建过程中的风工程研究相对来说还远远不够，加上建筑安全事故频发，因此针对建筑在施工过程中的安全性研究应引起足够的重视[1]。脚手架是指为便于施工人员操作和解决建筑或装饰工程施工现场的纵向及横向运输而建造的各种临时性结构支架，用于施工人员的外部施工和室内装修以及高空安装建筑构件的施工过程。作为建筑施工不可或缺的防护设施，脚手架在确保项目顺利建设中发挥着至关重要的作用[2]。

示意图,脚手架,扣件,立杆

带密目式安全网的在建低矮建筑风荷载数值模拟研究通道。它提供了一个安全的工作场所，，以及为正在进行的工入口。这种临时支护系统因其经济、方便、适应性广而被广泛型的覆网脚手架结构。脚手架结构重量轻，易于维护、安装管制成，扣件式钢管脚手架由立杆（内立杆、外立杆）、大杆（横向水平杆）、斜撑、剪刀撑、安全网和脚手板等组件构
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU312.1

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