大型贮煤场网壳结构风压分布的数值模拟

使用计算流体力学软件ANSYS-CFX,对广东某贮煤场大型网壳在风作用下的表面风压分布进行了数值模拟并对其结果进行分析,结果表明风压分布及体型系数等符合理论分析,建筑物所采用的体型较合理,能有效降低风对建筑的不利影响。     

营口市奥体中心体育场风压分布及风环境的数值模拟研究

基于CFX10.0软件及LINUX大型并行服务器操作平台,采用剪切应力输运(SST)k-ω,模型对营口市奥体中心体育场屋盖进行了风压分布及风环境的数值模拟,得到了体育馆屋盖表面的平均风压系数,并分析了屋面的风压、湍动能分布特性,比较了屋盖在各风向角下总升力,得出了最不利风向角和分区风载体型系数,同时给出了双屋盖、仅ROOF1、仅ROOF2等三种计算模型时屋盖表面的风压分布.通过分析可以得到,随着区域位置的变化.体型系数值有很大不同,且其对风向角的敏感程度也不同;位于上游风场的屋盖和下部建筑(看台)的存在对体育场内流场及下游风场屋盖表面风压分布有很大的影响.     

基于响应时程的大跨度空间结构等效静风荷载分析方法

提出以特定时刻的瞬时风压分布为基础,计算大跨度空间结构等效静风荷载的基本方法。首先利用广义坐标合成法得到目标响应的时程,从中确定产生最大响应的时刻,再以该时刻的瞬时风压分布为基础,采用动力放大因子法或附加风振力法计算等效静风荷载。当采用附加风振力法将瞬时风压和附加风振力叠加时,可以得到与风压作用方向不同的等效静风荷载,避免了在某些情况下对风压的过度放大。为便于工程应用,根据精确的等效静风荷载计算式,将荷载中的准静态分量和附加风振力分离,提出了附加风振力的简化计算式。通过大型结构算例分析,证明采用上述方法可以给出合理的等效静风荷载分布,不但能够保证响应目标的等效,其他响应也符合真实情况。     

大型商业综合体室外风环境模拟分析

通过利用CFD模拟技术对典型大型商业综合体室外风环境的特点进行了模拟分析,包括室外流场的形态、速度分布特点以及建筑外立面的风压分布。研究了此类建筑室外风环境优化设计的关键因素。     

大型堆料库顶棚结构设计风荷载的确定

大型堆料库的顶棚结构跨度大、外形特殊,其风载体型系数需通过风洞模型试验进行测定。以某大型堆料库顶棚结构为研究对象,通过风洞模型测压试验,测量出其在模拟大气边界层紊流下的风压系数分布和风载体型系数,考虑了内部堆料、端防风网等对其风压系数分布的影响,根据试验结果以及国内外相关文献,分析讨论了其考虑动力影响的阵风影响系数,从而确定了其结构设计时的风荷载。分析表明,该类大型结构的风压分布和体型系数,受风向角、防风网设置与否影响很大,在风荷载计算时,应考虑风载沿加载长度的相关性影响,并根据结构特点及设计特点选取不同的阵风影响系数。     

四面坡顶轻钢空旷结构表面风压数值模拟

采用基于CFD的数值模拟技术和RNG k-ε湍流模型对一四面坡顶轻钢空旷结构进行了静力风荷载数值模拟,主要考虑了风向角的变化,得到了结构表面的风压分布,并进行了对比分析.该结构表面风压分布不均匀,局部风压较大;风向角对结构表面风压分布具有一定影响.最后,根据分析结果提出了该类结构表面风压的分区方法.     

南阳卧龙站站房大跨度屋盖风洞试验

采用同步测压风洞试验技术,对作用于南阳卧龙站站房屋盖的风荷载进行了研究,讨论了平均风风荷载、脉动风荷载的分布特征况。风压分布云图表明,虽然屋盖风压以风吸力为主,但在屋盖台阶处的局部区域存在风压力。根据风压分布特征,对屋盖进行分区,得到了各个区域的风压系数,分析了各个区域风压系数随风向角的变化规律,为该类大跨度屋盖抗风设计提供参考。     

复杂周边高层建筑风压分布特性试验

结合某复杂周边高层建筑的风洞试验,分析了该建筑物在有无干扰下平均风压系数和脉动风压系数的分布特性.结果表明:无干扰时迎风面平均风压为正值,其余各面为负值;湍流度对脉动风压有影响,迎风面和背风面脉动风压系数要比侧风面小很多;相距较近的建筑物并列布置时,会形成峡谷效应,风压分布以施扰建筑物高度为分化点,超过这一高度风压发生分离.所得结论可为相应的工程提供参考.     

凉都体育中心体育馆屋盖CFD数值分析

采用计算流体力学软件Fluent得到凉都体育中心体育馆屋盖的风压力分布,进而得出体育馆屋盖的风压系数分布.对建筑间风遮挡效应进行了讨论,两体量相近的建筑物相邻时,下游建筑受到的风荷载往往更为不利.屋盖在风荷载作用下受向上的风吸力,屋盖不同位置的风压系数都不相同,且分布规律复杂,为简化设计计算过程,建议凉都体育馆屋盖体型系数可取为-0.9.     

伞形膜结构风荷载分布特性的数值模拟研究

本文运用CFD技术进行了伞形膜结构刚性模型绕流风场的数值模拟,分析了其表面风荷载分布特性.数值模拟依托CFX软件平台,基于雷诺平均模拟(RANS)方法进行.文中利用CFD数值模拟技术可较方便变化各种参数、能同时提供开敞式膜结构的上、下表面风压分布等优势,分析了风向角、矢跨比对伞形膜面风荷载分布的影响,总结了其风压分布规律,并给出了相应的膜面风压系数分布图供工程设计参考.     

大跨悬挑平屋盖结构风荷载特性的试验研究

对一大跨悬挑平屋盖模型进行了比较细致的风洞试验研究,分析了此类结构屋盖的平均局部体型系数和极值局部体型系数的分布特性,研究了均匀和B类两种不同流场对其风荷载分布特性的影响。结果显示结构在均匀流场和紊流的剪切流场所测得的平均和脉动风荷载特性均有显著的差别,文中进一步测量并讨论分析了屋盖上典型测点脉动风压的功率谱密度(PSD)以及空间不同位置之间的相干特性。最后针对此类形状屋面的特点和风压分布特性,提出了一种气动抗风措施,试验结果显示它可以有效削减屋盖风敏感处的风荷载值。     

基于GRAPES数值模拟的城市绿地空间布局对局地微气候影响研究——以广州为例

为研究城市绿地布局对所在城市区域的局地气候的影响效应,采用华南中尺度区域模式GRAPES大气模拟方法,在ArcGIS10.0和ERDAS9.2平台上进行地形与城市土地利用空间数据的转换,使其接入GRAPES大气模拟界面进行局地气候模拟试验。试验结果表明,城市绿地空间分布对局地风场的形成影响显著,并与其分布紧密相关,城市绿地能够与周围建成区之间形成局地风场的圈层效应,强化周边区域的风速,利于空气污染的稀释。试验结果还表明,城市绿地空间分布对温度场的空间分布影响微弱。据此分析,城市绿地的空间布局规划应当考虑其对城市局地风场形成的影响,通过一定规模面积的绿地布局能够增强城市气流输送,并激发城市中尺度次级环流,进而改善周围环境温度,对局地气候产生积极影响。因此,基于局地气候改善的优化绿地布局方式是保留并建设位于城市上风向的大规模氧源绿地,同时在城市一定范围区域内,集中布局面积不小于70ha的绿地,而非进行点小面广的星星点点式布局。     

双塔型高层建筑风压分布的数值模拟

双塔型高层建筑周围存在着较为复杂的绕流风场,其表面风压的分布是结构和覆面设计的依据。结合一双塔联体型高层建筑的周围风场和表面风压的研究,以Reynolds时均数值模拟的方法,采用k-εRNG湍流模型,对其风场和风压进行了数值模拟。模拟的风压结果与边界层风洞试验的测试结果进行了比较,两者之间吻合较好,表明通过数值模拟可较准确迅速地获得该类体型建筑表面风压分布的规律和特征。     

风致内外压下圆弧形落地大跨屋盖结构风荷载特性

对某墙面开洞的圆弧形落地大跨钢屋盖机场航站楼风荷载特性进行了风洞试验研究;基于计算流体力学软件FIUENT 6.3,采用RNG ?κ-ε?湍流模型对墙面开洞屋盖结构的内外表面平均风压系数分布、分区净体型系数、风速矢量以及风场流迹线等风荷载特性进行了系统研究,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行比较分析。结果表明:数值模拟的净体型系数和平均风压系数分布规律与试验结果吻合良好;墙面洞口全开的情况下,由于迎风洞口与背风洞口处压力差的作用,屋盖内表面风压均表现为风吸力,风压分布亦受到洞口的影响;墙面洞口对屋盖上表面平均风压系数分布影响较小;屋盖迎风挑檐区域受到风荷载下顶上吸的叠加作用,最大净体型系数达-2.83。     

设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载研究

对设有外镂空装饰结构的扭转体型高层建筑的风荷载采用风洞试验方法进行研究,分析扭转体型高层建筑风压和风荷载合力的分布特征,研究装饰结构对主体结构风压分布的影响、装饰结构自身内外表面的风压分布特点,比较有无装饰结构的扭转体型高层建筑风荷载合力。结果表明：扭转体型对主体结构的局部风压和扭矩产生较大的影响,但对主体结构X向和Y向风荷载合力的影响不大;装饰结构对主体结构迎风面和背风面的风压影响较小,但能明显减小主体结构侧风面风压的平均值和脉动效应,使得主体结构的极值负压得到降低,有利于围护结构的抗风设计;装饰结构上同一位置内外表面的平均风压非常接近,合成的净压值很小;装饰结构对于主体结构的平均风荷载影响较小,但降低了主体结构风荷载的脉动效应,对主体结构的抗风有利。     

The effect of non-Gaussian local wind pressures on a side face of a square building

An accurate probabilistic representation of input forces and structural response in the extreme region is essential for the assurance of the safety and reliability of structures subjected to environmental loads. When the loads differ significantly from the Gaussian, they may increase expected damage. The design loads of a cladding glass subjected to the local wind pressures must not exceed the allowable load of a glass panel. The design loads of a cladding glass can be dependent on whether the local wind pressures have a non-Gaussian or Gaussian distribution. In this study, comparing non-Gaussian local wind pressures with Gaussian local wind pressures, and comparing the equivalent 1-min loads of cladding glass subjected to the simulated non-Gaussian local wind pressures with those of cladding glass subjected to the simulated Gaussian local wind pressures are performed to investigate the effect of non-Gaussian local wind pressures on a side face of a square building.     

双椭圆形塔楼风荷载特性风洞实验研究

本文通过风洞实验的方法研究了以椭圆形为基本截面形状,两个相邻的由条状平板搭接构成的塔楼建筑风荷载的特性。结果表明,两个相邻的塔楼在一定的风向角下会形成比单个塔楼更大的风荷载。文中根据不同风向角下的风洞实验结果,结合当地的风气象资料,给出了该建筑更加合理的表面饰物风压分布数据。对今后类似的结构设计具有参考价值。同时也说明为了达到安全性和经济性两方面的目的,在作结构设计前对这类外形有较大变化的建筑及其群体间的影响进行适当的风洞实验是十分必要的。     

建筑结构极值风压估算方法研究

结合某高层建筑表面风压的试验测量,分别用峰值因子法和概率分析方法计算了建筑表面风压极值,对两种方法获得的结果进行了详细对比分析。证实对大多数区域而言,这两种方法可以获得大体相当的结果,但在局部区域存在较大差异,而这些区域恰恰是应当引起关注的风压较高的区域。通过分析差异产生的原因,总结出对于负压区域,由于各种流动现象造成压力脉动远远偏离高斯分布,使得峰值因子法失效,而本文给出的概率分析方法与概率分布形式无关,简便易行。     

大跨度屋盖结构极值风压概率分布特征研究

对两类典型的大跨度屋盖结构形式（球面屋盖和柱面屋盖）分别进行了超过1 000次的重复采样风洞试验,基于所获得的大量极值风压样本,运用广义极值理论和极大似然估计方法系统分析了极值风压的概率分布特征。研究表明：广义极值分布是描述极值风压概率分布的理想模型,多数区域极值风压符合极值Ⅲ型分布,少数尾流区测点极值风压符合极值Ⅰ型和Ⅱ型分布,且极值Ⅱ型分布区域对应的极值风压离散性更强。利用概率分析方法对传统的极值风压估算方法,即峰值因子法的保证率进行了检验,结果表明：峰值因子法无法给出具有一致保证率的极值风压分布,且低估了极值Ⅱ型分布区的最不利负压,误差率在20%~30%之间;应用概率分析方法可以获得具有确定保证率的极值风压,进而从概率意义上对局部极值风压的取值进行合理评估。