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基于CFD技术建筑结构风荷载数值模拟研究

发布时间:2019-06-21 20:27
【摘要】:风荷载是结构的重要设计荷载,特别是对于高耸结构(如烟囱、塔架、桅杆等)、高层建筑、大跨度桥梁、冷却塔、屋盖等,有时甚至起决定性的作用,因而抗风设计是工程结构设计中的一个重要课题。对于一些无法通过《建筑结构荷载规范》来确定其相应的体型系数和表面风压分布且由于条件的限制无法进行风洞试验的体型复杂的结构,此时通过数值模拟的方法来确定这些体型复杂的建筑结构的体型系数和表面风压具有重要的工程和现实意义。 本文基于CFX软件计算平台,对建筑结构的平均风荷载进行了数值模拟,主要包括以下几方面的内容: (1)选取国际上通用的拥用简单几何形状的CAARC(Commonwealth AdvisoryAeronautical Research Council)标准高层建筑模型来对数值模拟的一些影响参数进行研究,并将数值模拟的计算结果和同济大学TJ-2风洞试验的结果进行了对比分析,分析的数值模拟的影响因素有雷诺数、湍流模型、网格粗细、网格类型和风向角,最后对CAARC标准高层建筑模型的体型系数作了简单的计算和分析。通过这一系列的模拟分析,验证了数值模拟方法可适用于实际工程中。 (2)对某高层双塔楼风荷载进行了数值模拟,并与风洞试验的结果进行了对比分析,再次验证了数值模拟方法可适用于实际工程。除了对平均风压系数和风荷载体型系数进行分析之外,也对实际结构的流场进行了分析。最后还对该高层双塔楼的2#塔楼表面风压干扰效应也作了分析。 (3)用数值模拟的方法对某双向曲面屋盖的平均风压系数进行模拟,采用的是SST湍流模型,共计算了WINDX+、WINDX-、WINDY+和WINDY-四种工况角下的风压分布情况,并与规范给出的简化数值作了简单的对比分析。从平均风压的分布发现,,屋盖的悬挑部分是风荷载较为敏感的部位,因此该部分在结构设计的时候应特别注意。
[Abstract]:Wind load is an important design load of structures, especially for high-rise structures (such as chimneys, towers, masts, etc.), high-rise buildings, long-span bridges, cooling towers, roofs, etc., sometimes even plays a decisive role, so wind-resistant design is an important topic in engineering structure design. For some complex structures whose body size coefficient and surface wind pressure distribution can not be determined by the load Code of Building structure and the wind tunnel test can not be carried out due to the limitation of conditions, it is of great engineering and practical significance to determine the shape coefficient and surface wind pressure of these complex building structures by numerical simulation. In this paper, based on the CFX software calculation platform, the numerical simulation of the average wind load of the building structure is carried out, which mainly includes the following aspects: (1) some influence parameters of the numerical simulation are studied by selecting the CAARC (Commonwealth AdvisoryAeronautical Research Council) standard high-rise building model with simple geometric shape, which is widely used in the world. The numerical simulation results are compared with those of TJ-2 wind tunnel test in Tongji University. The influencing factors of numerical simulation are Reynolds number, turbulence model, grid thickness, grid type and wind direction angle. Finally, the shape coefficient of CAARC standard high-rise building model is simply calculated and analyzed. Through this series of simulation analysis, it is verified that the numerical simulation method can be applied to practical engineering. (2) the wind load of a high-rise double-tower building is simulated and compared with the results of wind tunnel test. It is verified that the numerical simulation method is suitable for practical engineering. In addition to the analysis of the average wind pressure coefficient and the wind load carrier type coefficient, the flow field of the actual structure is also analyzed. Finally, the surface wind pressure interference effect of the 2 # tower of the high-rise double tower is also analyzed. (3) the average wind pressure coefficient of a bidirectional curved roof is simulated by numerical simulation method. The SST turbulence model is used to calculate the wind pressure distribution at the angles of WINDX, WINDX-,WINDY and WINDY-, and the results are compared with the simplified values given in the code. From the distribution of average wind pressure, it is found that the overhanging part of the roof is a sensitive part of the wind load, so this part should pay special attention to the structural design.
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TU312.1

【参考文献】

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本文编号:2504325

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