大跨度球壳屋盖结构风荷载特性研究
发布时间：2021-09-19 13:02
大跨屋盖结构因造型优美、受力合理等优点常常被设计师青睐。然而,由于其跨度大、刚度低等特点使其容易遭受风荷载的破坏。近年来,大跨屋盖结构受风灾破坏的事件屡屡发生,因此对大跨屋盖结构风荷载特性的研究具有重要的现实意义。球壳结构作为典型的大跨结构形式之一,拥有大跨屋盖结构容易被风致破坏的特点,有必要对不同形式球壳结构风荷载特性进行研究,以供设计人员设计参考。近年来,随着计算机技术的发展,数值模拟方法在结构风工程中的应用越来越普遍。本文根据风荷载特性理论和计算流体力学基本原理,以fluent为计算平台,研究大跨球壳屋盖结构的风荷载特性。主要工作如下:（1）用不同湍流模型和网格划分方法组合下的模拟方案对一1/4矢跨比球壳进行模拟,通过比较不同方案下球壳表面风压分布情况,分析不同方法的特点,确定下文数值模拟要使用的湍流模型和网格划分形式等数值模拟技术。（2）建立实际尺寸的几何模型,探讨了不同矢跨比、不同支撑高度和不同地貌类型下球壳结构表面的风压分布情况,计算得到各种工况下球壳屋盖的风荷载体型系数,并对计算结果进行对比分析,为该类结构的抗风设计提供参考。研究表明,随着矢跨比的增大,结构表面最大正（负...
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河南体育馆风致破坏
料特性从而适应各种变化的造型需求之外，还具有受力合理、造型优美等特点。随着社会经济和施工技术的发展，大跨空间结构被广泛应用于体育场馆、火车站、影剧院、干煤棚等大型公共建筑以及工业建筑中。大跨屋盖结构具有重量轻、刚度低等特点，属于风敏感建筑结构，结构设计时，风荷载就成为其主要控制荷载[1-3]。大跨屋面覆盖层在强风作用下容易受到很大的吸力，造成屋盖被掀落事故，甚至使主体结构受到破坏[4]。1988 年 8月 8 日，杭州机场候机楼、市体育馆均受到 07 号台风的严重破坏；2002 年 8 月，台风“鹿莎”登录韩国高兴郡，夺走了 233 人的生命，造成经济损失 42 亿美元，韩国釜山市四座体育馆均遭到损坏，体育场的棚顶被掀起；2003 年苏州体育场悬挑屋盖的维护结构因风灾损坏严重；2004 年，河南省体育中心体育场屋盖被风撕裂并吹落 100 m2，多个大型采光窗被整体吹落，雨棚吊顶也被吹坏(图 1-1)；2005 年 9 月 28 日，海南三亚美丽之冠的顶冠被台风“达维”撕裂；2005 年 8月，飓风“卡特里娜”登陆密西西比河口，共造成至少 1 836 人死亡，美国新奥尔良“超级穹顶”体育馆棚顶多处金属板被刮走，屋顶严重漏水；2011 年 11 月22 日，北京遭遇大风天气，机场 T3 航站楼 D 区屋顶铁皮被风吹翻[5](图 1-2)，
国内外统计资料表明风灾造成的损失在各种自然灾害之中占首要位置[6-7]。近年来，多次发生大跨度屋盖结构在风力作用下局部被掀开从而使整个屋面遭受破坏的事件，这些事件提醒我们，对大跨度屋盖结构风荷载研究刻不容缓。球壳结构不仅外形优美、受力合理，并且有较大的无柱空间，是典型的大跨空间结构形式之一，被广泛应用于国内外各类建筑中。如圆形预均化库球面网壳结构(图 1-3)、国家大剧院(图 1-4)、蒙特利尔世博会美国馆(图 1-5)、漳州后石电厂煤仓球壳(图 1-6)等。球壳结构作为典型的大跨结构形式之一，拥有大跨结构容易被风致破坏的特点，有必要对不同形式球壳结构风荷载特性进行研究，以供设计人员设计参考。
【参考文献】：
期刊论文
[1]椅形超高层结构风压分布数值模拟研究[J]. 李鹏飞,杨少敏,肖开喜,王伟. 山西建筑. 2015(35)
[2]基于CFD数值模拟的高层建筑风荷载研究[J]. 赵松波,王洪兴. 低温建筑技术. 2015(02)
[3]超高层建筑风效应的流固耦合CFD模拟[J]. 高炜文. 工程建设. 2013(04)
[4]双拱大跨屋盖结构风载的数值模拟研究[J]. 李晓润,吴昌栋,李悦,陈水荣. 工业建筑. 2011(08)
[5]大型煤仓球壳的风致干扰效应研究[J]. 孙晓颖,吴迪,武岳,沈世钊. 振动与冲击. 2010(03)
[6]大型储煤仓结构的群体风荷载研究[J]. 谭上飞,李庆祥. 广东土木与建筑. 2010(03)
[7]圆形煤仓的风荷载CFD模拟[J]. 唐建设,汤卓,吕令毅. 工程建设. 2010(01)
[8]三维空间曲面结构风荷载的数值模拟[J]. 李清雅,叶继红. 振动与冲击. 2009(04)
[9]球壳三维定常风场数值模拟[J]. 周骥,李元齐,张其林. 建筑结构. 2008(10)
[10]圆形煤仓风致干扰效应的CFD模拟[J]. 汤卓,吕令毅,徐京力,陈飞. 工程建设. 2008(03)
博士论文
[1]大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载关键性问题研究[D]. 李玉学.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]大跨度柱面储煤结构风荷载特性研究[D]. 孙高健.石家庄铁道大学 2017
[2]大跨度球壳屋盖结构风荷载特性风洞试验研究[D]. 赵强.石家庄铁道大学 2016
[3]大跨度屋盖结构表面风压的数值模拟研究[D]. 吕东阳.长安大学 2015
[4]大跨屋盖结构风荷载模拟与分布特性研究[D]. 雷燕宁.石家庄铁道大学 2015
[5]大跨球面屋盖围护结构的设计风荷载及其折减系数[D]. 王霞.北京交通大学 2014
[6]考虑流固耦合效应的某超高层建筑风场模拟及响应[D]. 胡永咏.武汉理工大学 2014
[7]复杂形体大跨空间结构风压与等效静风荷载数值模拟[D]. 乔帅斌.上海交通大学 2014
[8]大跨柱面网壳结构设计及CFD数值模拟研究[D]. 王利彬.河北工程大学 2013
[9]大矢跨比球壳的风荷载特性研究[D]. 邱冶.哈尔滨工业大学 2010
[10]基于FLUENT软件的建筑物风荷载数值模拟[D]. 吴剑锋.大庆石油学院 2009
本文编号：3401662
【文章来源】：石家庄铁道大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
河南体育馆风致破坏
料特性从而适应各种变化的造型需求之外，还具有受力合理、造型优美等特点。随着社会经济和施工技术的发展，大跨空间结构被广泛应用于体育场馆、火车站、影剧院、干煤棚等大型公共建筑以及工业建筑中。大跨屋盖结构具有重量轻、刚度低等特点，属于风敏感建筑结构，结构设计时，风荷载就成为其主要控制荷载[1-3]。大跨屋面覆盖层在强风作用下容易受到很大的吸力，造成屋盖被掀落事故，甚至使主体结构受到破坏[4]。1988 年 8月 8 日，杭州机场候机楼、市体育馆均受到 07 号台风的严重破坏；2002 年 8 月，台风“鹿莎”登录韩国高兴郡，夺走了 233 人的生命，造成经济损失 42 亿美元，韩国釜山市四座体育馆均遭到损坏，体育场的棚顶被掀起；2003 年苏州体育场悬挑屋盖的维护结构因风灾损坏严重；2004 年，河南省体育中心体育场屋盖被风撕裂并吹落 100 m2，多个大型采光窗被整体吹落，雨棚吊顶也被吹坏(图 1-1)；2005 年 9 月 28 日，海南三亚美丽之冠的顶冠被台风“达维”撕裂；2005 年 8月，飓风“卡特里娜”登陆密西西比河口，共造成至少 1 836 人死亡，美国新奥尔良“超级穹顶”体育馆棚顶多处金属板被刮走，屋顶严重漏水；2011 年 11 月22 日，北京遭遇大风天气，机场 T3 航站楼 D 区屋顶铁皮被风吹翻[5](图 1-2)，
国内外统计资料表明风灾造成的损失在各种自然灾害之中占首要位置[6-7]。近年来，多次发生大跨度屋盖结构在风力作用下局部被掀开从而使整个屋面遭受破坏的事件，这些事件提醒我们，对大跨度屋盖结构风荷载研究刻不容缓。球壳结构不仅外形优美、受力合理，并且有较大的无柱空间，是典型的大跨空间结构形式之一，被广泛应用于国内外各类建筑中。如圆形预均化库球面网壳结构(图 1-3)、国家大剧院(图 1-4)、蒙特利尔世博会美国馆(图 1-5)、漳州后石电厂煤仓球壳(图 1-6)等。球壳结构作为典型的大跨结构形式之一，拥有大跨结构容易被风致破坏的特点，有必要对不同形式球壳结构风荷载特性进行研究，以供设计人员设计参考。
【参考文献】：
期刊论文
[1]椅形超高层结构风压分布数值模拟研究[J]. 李鹏飞,杨少敏,肖开喜,王伟. 山西建筑. 2015(35)
[2]基于CFD数值模拟的高层建筑风荷载研究[J]. 赵松波,王洪兴. 低温建筑技术. 2015(02)
[3]超高层建筑风效应的流固耦合CFD模拟[J]. 高炜文. 工程建设. 2013(04)
[4]双拱大跨屋盖结构风载的数值模拟研究[J]. 李晓润,吴昌栋,李悦,陈水荣. 工业建筑. 2011(08)
[5]大型煤仓球壳的风致干扰效应研究[J]. 孙晓颖,吴迪,武岳,沈世钊. 振动与冲击. 2010(03)
[6]大型储煤仓结构的群体风荷载研究[J]. 谭上飞,李庆祥. 广东土木与建筑. 2010(03)
[7]圆形煤仓的风荷载CFD模拟[J]. 唐建设,汤卓,吕令毅. 工程建设. 2010(01)
[8]三维空间曲面结构风荷载的数值模拟[J]. 李清雅,叶继红. 振动与冲击. 2009(04)
[9]球壳三维定常风场数值模拟[J]. 周骥,李元齐,张其林. 建筑结构. 2008(10)
[10]圆形煤仓风致干扰效应的CFD模拟[J]. 汤卓,吕令毅,徐京力,陈飞. 工程建设. 2008(03)
博士论文
[1]大跨屋盖结构风振响应和等效静力风荷载关键性问题研究[D]. 李玉学.北京交通大学 2010
硕士论文
[1]大跨度柱面储煤结构风荷载特性研究[D]. 孙高健.石家庄铁道大学 2017
[2]大跨度球壳屋盖结构风荷载特性风洞试验研究[D]. 赵强.石家庄铁道大学 2016
[3]大跨度屋盖结构表面风压的数值模拟研究[D]. 吕东阳.长安大学 2015
[4]大跨屋盖结构风荷载模拟与分布特性研究[D]. 雷燕宁.石家庄铁道大学 2015
[5]大跨球面屋盖围护结构的设计风荷载及其折减系数[D]. 王霞.北京交通大学 2014
[6]考虑流固耦合效应的某超高层建筑风场模拟及响应[D]. 胡永咏.武汉理工大学 2014
[7]复杂形体大跨空间结构风压与等效静风荷载数值模拟[D]. 乔帅斌.上海交通大学 2014
[8]大跨柱面网壳结构设计及CFD数值模拟研究[D]. 王利彬.河北工程大学 2013
[9]大矢跨比球壳的风荷载特性研究[D]. 邱冶.哈尔滨工业大学 2010
[10]基于FLUENT软件的建筑物风荷载数值模拟[D]. 吴剑锋.大庆石油学院 2009
本文编号：3401662
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