下击暴流作用下低层双坡屋面建筑风荷载分布特性的数值研究

发布时间：2019-11-07 00:12

【摘要】：下击暴流是一种较易出现的强对流天气,因其特殊的风剖面,将对结构物产生较强的荷载作用。对于工程中常见的低层双坡屋面建筑,由于体型的特殊性以及新型材料的应用,经常遭受风力破坏导致巨大损失,特别是下击暴流作用时,由于现行抗风设计规范仍缺乏有效指导,极易出现结构破坏和倒塌。近年来,极端气候频繁出现,下击暴流造成大量结构物破坏,如何针对下击暴流作用特点,开展有关研究并指导建筑抗风设计,成为目前急需要解决的重要问题。采用RNG k-ε湍流模型CFD数值分析方法,模拟研究下击暴流风场下双坡屋面建筑风荷载效应。首先,结合已有试验数据验证数值模拟方法的准确性,通过模拟研究下击暴流风场下双坡屋面建筑风荷载效应并与试验数据进行对比验证,表明RNG k-ε湍流模型能较好模拟下击暴流风场的基本特征,较准确地获得建筑表面的风压荷载值。其次,采用CFD数值方法模拟研究双坡屋面单体建筑风荷载效应,并侧重考虑建筑位于风暴中心及径向速度最大处(r/D=1.0),分析屋面坡角及挑檐对建筑风荷载分布的影响;并考虑斜向风对双坡屋面建筑体型变化时各立面局部风荷载分布的影响,获取建筑立面各局部区域的风荷载体型系分布规律。结果表明,随坡角及挑檐变化时,建筑立面风压分布特性风压分布规律存在显著差异,在径向最大风速位置处(r/D=1.0),屋面坡角或挑檐长度变化均对挑檐临近的迎风面与屋面区域风压具有显著影响,表现为屋面坡角或挑檐长度增加将导致风压增大,且挑檐影响更为明显,对其他分区影响不大;斜风向作用下,建筑局部风压发生较大变化,部分分区风压增大或减小幅度较大。最后,对下击暴流风场中双坡屋面群体建筑气动干扰效应开展研究。以两幢双坡屋面建筑布局为对象,考虑纵横方向间距变化时,施扰建筑对受扰建筑各立面及屋面风压干扰作用,并深入探究风向角变化对风压干扰的影响,分析获取受扰建筑不同立面及屋面分区的风荷载干扰效应的有关规律。
【图文】：

下击暴流,良态,极端天气,风作用

第一章绪论第一章绪论1 引言下击暴流是雷暴天气中一种破坏性极大的自然现象[1]。其一旦发生，烈的下沉气流在极短的时间内从大气层一定高度处猛烈冲击地面形成散大风，并沿地面加速扩展（如图 1.1），对地面结构物将产生严重破坏。特别是近年来，极端气候频繁出现，，下击暴流在出现的极端风中占有例逐年增加[3]，造成大量结构物破坏[4]（如图 1.2）。

下击暴流,雷暴

图 1.2 下击暴流作用对建筑的破坏Fig.1.2 Wind and rain on the downburst1.1.1 下击暴流的形成过程雷暴冲击风往往是伴随着雷暴的发生而产生的。1961 年，Battan[7]首先将雷暴发展形成过程划分为积云、成熟和消散三个阶段。美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）拍摄到的下击暴流发生的整个过程，如图 1.3 所示。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU312.1

【参考文献】