不同体型低矮平屋面平均风荷载的数值模拟

发布时间：2025-01-19 15:21

　　我国东南沿海地区风灾频发,导致大量低矮建筑破坏,并带来严重的生命财产损失。利用CFD数值模拟技术对东南沿海广泛分布的低矮平屋面建筑进行屋面风荷载特性研究,有助于了解不同体型参数对风荷载分布规律的影响,并寻求利于建筑抗风的体型参数,为该地区低矮建筑抗风设计提供参考依据。本文利用数值模拟技术开展相关研究工作。首先选用六种湍流模型对Silsoe Cube模型进行表面风荷载数值模拟,并将模拟结果与现场实测结果以及风洞试验结果进行对比,验证数值模拟低矮建筑风荷载的可行性,并给出湍流模型选择建议。选取不同风向角、长宽比、高宽比、挑檐长度、女儿墙高度共56个工况模型分析低矮平屋面建筑屋面风荷载分布特征,分析屋面平均风压系数随长宽比、高宽比、挑檐长度、女儿墙高度等参数变化规律,整理出不同长宽比平屋面分区体型系数,最后综合高宽比、挑檐长度、女儿墙高度等体型参数,得到不同体型低矮平屋面分区体型系数调整公式和调整系数,给东南沿海地区低矮平屋面建筑抗风设计提供参考。研究结果表明,低矮平屋面平均风压系数随长宽比和高宽比的增大而增大。通过设置挑檐可以有效减小平屋面平均风压系数,但挑檐长度的变化对屋面平均风压系数的大...

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 低矮建筑风荷载特性研究现状
        1.2.1 现场实测
        1.2.2 风洞试验
        1.2.3 数值模拟
    1.3 低矮建筑风荷载研究现状
        1.3.1 坡屋面低矮建筑研究现状
        1.3.2 平屋面建筑研究现状
    1.4 本文的主要工作
2 风荷载与CFD数值模拟基本理论
    2.1 风荷载特性
        2.1.1 风压高度变化系数
        2.1.2 脉动风特性
    2.2 计算流体力学基础
        2.2.1 空气流动控制方程
        2.2.2 湍流的模拟
        2.2.3 湍流模型
    2.3 计算区域的离散和方程求解
    2.4 FLUENT软件平台简介
    2.5 本章小结
3 Silsoe Cube模型风荷载数值模拟与验证
    3.1 引言
    3.2 Silsoe模型和风洞试验
        3.2.1 Silsoe模型简介
        3.2.2 Silsoe模型风洞试验
    3.3 Silsoe模型数值模拟
        3.3.1 计算模型及网格划分
        3.3.2 边界条件和参数设置
        3.3.3 结果分析和对比
    3.4 不同湍流模型对模拟结果的影响
        3.4.1 湍流模型选择
        3.4.2 参数设置
        3.4.3 90°风向角下不同湍流模型的计算结果比较
    3.5 本章小结
4 长宽比和高宽比对低矮平屋面平均风荷载的影响研究
    4.1 引言
    4.2 模型工况及参数设置
        4.2.1 模型试验工况
        4.2.2 边界条件及参数设置
        4.2.3 基本模型结果分析
    4.3 长宽比对低矮平屋面风压分布影响分析
        4.3.1 不同风向角下屋面风压系数随长宽比变化等值线图对比
        4.3.2 不同风向角下屋面分区风压系数随长宽比变化分析
    4.4 高宽比对低矮平屋面风压分布影响分析
        4.4.1 不同风向角下屋面风压系数随高宽比变化等值线图对比
        4.4.2 不同风向角下屋面分区风压系数随高宽比变化分析
    4.5 本章小结
5 挑檐和女儿墙对低矮平屋面平均风荷载的影响研究
    5.1 引言
    5.2 模型工况及参数设置
        5.2.1 试验工况
        5.2.2 边界条件及参数设置
    5.3 挑檐对低矮平屋面风压分布影响分析
        5.3.1 不同风向角下屋面风压系数随挑檐长度变化等值线图对比
        5.3.2 不同风向角下屋面分区风压系数随挑檐长度变化分析
    5.4 女儿墙对低矮平屋面风压分布影响分析
        5.4.1 不同风向角下屋面风压系数随女儿墙高度变化等值线图对比
        5.4.2 不同风向角下屋面分区风压系数随女儿墙高度变化分析
    5.5 本章小结
6 低矮建筑抗风设计建议
    6.1 引言
    6.2 低矮建筑风灾破坏形式及原因分析
        6.2.1 低矮建筑风灾破坏形式和破坏机理
        6.2.2 东南沿海地区低矮建筑抗风性能影响因素
    6.3 各国规范风荷载取值规定对比
        6.3.1 屋面风荷载体型系数
        6.3.2 各国规范平屋面风压体型系数规定
        6.3.3 各国规范平屋面风压体型系数对比
    6.4 低矮平屋面体型系数取值建议
        6.4.1 平屋面分区
        6.4.2 低矮平屋面建筑体型系数取值建议
        6.4.3 低矮平屋面体型系数建议取值与各国规范对比
        6.4.4 低矮平屋面建筑抗风设计建议
    6.5 本章小结
7 结论与展望
    7.1 本文主要工作和结论
    7.2 进一步研究展望
参考文献



本文编号：4029155