开洞建筑风致内压的过冲响应及干扰效应研究

发布时间：2017-08-19 12:44

  本文关键词：开洞建筑风致内压的过冲响应及干扰效应研究

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【摘要】：国内外关于风灾调查表明,在风灾中受到破坏的建筑结构,不仅仅是外压单一作用的结果,结构内压也在很大程度上产生了作用,即建筑结构的破坏很大部分都是由于内外压共同作用下所导致的。因此,在现实工程中,针对结构的抗风设计,除了必不可少的结构外压外,考虑结构的风致内压以及内外压相关性的作用同样具有重要意义。本文分别通过数值分析和风洞试验方法,分析了建筑结构在强风中突然开洞的风致内压特性和干扰条件下常开孔建筑风致内压响应。理论研究部分,分析不同因素对突然开孔结构风致内压响应的影响,拟合出了表征瞬态内压过冲现象的特征值参数——过冲比的经验公式。风洞试验部分,对高层开孔结构刚性模型进行风洞干扰试验,开展内压响应的干扰效应和内外压相关性研究,对内压控制方程中的孔口参数进行识别。主要研究内容如下所示:(1)瞬态内压响应数值分析。在随机脉动外压激励下,通过内压传递方程进行数值求解,详细研究大型、中型、小型三种规模结构,在10m参考高度处4类湍流强度下,不同参考风速、背景空隙面积、开洞面积、内部容积对风致瞬态内压的影响。共计进行了264个工况的瞬态内压响应计算,拟合过冲比的经验公式。(2)高层建筑常开孔内压响应干扰效应相关研究。选取一栋典型高层建筑(长×宽×高:30m×30m×180m),通过改变孔口面积、干扰建筑位置、干扰建筑宽度和高度研究该栋建筑其中一楼层(中心位置0.8h高度处)的内压响应干扰效应、内外压相关性以及内压传递方程中的孔口特征参数识别等。具体包含以下内容:a)分析不同开洞尺寸下的内压响应,研究内压响应特征;b)单体工况和干扰条件下不同开孔位置的内外压相关性研究;c)研究不同高度施扰建筑对内压响应(内压均值、脉动值、峰值)的干扰效应;d)不同宽度施扰建筑对内压响应的干扰效应;e)参数识别:通过单体工况识别出内压控制方程中的孔口气流惯性系数CI和孔口损失系数CL,并验证了该孔口特征参数同样适用于干扰工况。上述结构内压及内外压相关性的研究内容对结构抗风研究与设计具有重要的现实意义。
【关键词】：瞬态内压 过冲比 内压干扰 内外压相关性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU311.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11-13
• 1.2 边界层风场特性13-17
• 1.2.1 平均风速剖面13-14
• 1.2.2 大气湍流14-17
• 1.3 内压理论发展进程17-19
• 1.4 风致瞬态内压研究进展19-21
• 1.5 风致内压干扰效应研究21-22
• 1.6 部分国家规范的内压规定描述22-25
• 1.6.1 中国荷载规范（GB 50009-2012）22
• 1.6.2 澳大利亚/新西兰风荷载规范（AS/NZS 1170.2:2002）22-23
• 1.6.3 美国风荷载规范（ANSI/ASCE7-10）23
• 1.6.4 欧洲风荷载规范（BS EN 199114）23-24
• 1.6.5 英国风荷载规范（BS 639921997）24
• 1.6.6 国际风荷载标准（ISO 4354）24-25
• 1.7 现有研究工作的不足之处25-26
• 1.8 本文主要研究内容26-27
• 第二章 突然开孔结构瞬态内压响应数值分析27-51
• 2.1 风致瞬态内压数值分析基础28-33
• 2.1.1 内压响应方程28-29
• 2.1.2 外压激励模拟29-31
• 2.1.3 内压峰值估算31-33
• 2.2 风致瞬态内压响应数值分析结果33-49
• 2.2.1 参考风速的影响35-38
• 2.2.2 开孔面积的影响38-41
• 2.2.3 背景孔隙的影响41-45
• 2.2.4 内部容积的影响45-47
• 2.2.5 过冲比的多参数经验公式拟合47-49
• 2.3 本章小结49-51
• 第三章 风洞实验技术简介及内压干扰试验设计51-61
• 3.1 风洞简介51-52
• 3.2 风洞实验室主要测试设备52-53
• 3.2.1 风压测量52-53
• 3.2.2 风速测量53
• 3.3 风场模拟53-55
• 3.4 试验设计55-60
• 3.4.1 内压风洞试验相似理论55-56
• 3.4.2 试验模型56-59
• 3.4.3 工况设计59-60
• 3.4.4 模型安装60
• 3.5 本章小结60-61
• 第四章 内外压相关性的干扰效应及特征参数识别61-74
• 4.1 风洞试验数据处理方法61-62
• 4.2 不同开孔面积的风致内压响应62-63
• 4.3 内外压相关性63-67
• 4.3.1 内压空间相关性验证63-64
• 4.3.2 内外压相关性分析理论64-65
• 4.3.3 内外压相关性研究结果65-67
• 4.4 孔口特征参数识别67-73
• 4.4.1 参数识别理论68-69
• 4.4.2 单体工况识别结果69-70
• 4.4.3 干扰条件下特征参数适用性70-73
• 4.5 本章小结73-74
• 第五章 风致内压干扰效应风洞试验研究74-90
• 5.1 施扰建筑不同宽度的影响74-83
• 5.1.1 平均风压干扰效应74-77
• 5.1.2 脉动风压干扰效应77-80
• 5.1.3 峰值风压干扰效应80-83
• 5.2 施扰建筑不同高度的影响83-88
• 5.2.1 平均风压干扰效应83-85
• 5.2.2 脉动风压干扰效应85-86
• 5.2.3 峰值风压干扰效应86-88
• 5.3 本章小结88-90
• 结论与展望90-94
• 本文研究工作主要结论90-92
• 工作不足及未来展望92-94
• 参考文献94-97
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果97-98
• 致谢98-99
• Ⅳ－2答辩委员会对论文的评定意见99

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