高层建筑风荷载特性数值模拟研究

为研究某超高层双塔结构风荷载特性,采用数值模拟技术对建筑周围流场、建筑表面风压分布以及风荷载体形系数进行了详细研究。结果表明,在建筑角部流场风速加速效应明显,双塔结构角部存在较大的负风压,层风荷载体型系数受风向角影响较大,被遮挡的塔楼整体层风荷载体型系数较小。数值模拟可以给出建筑风荷载及附近流场特征,为建筑结构设计提出合理建议。     

高层建筑密集区的风环境数值模拟研究

高层建筑密集区的风环境问题日益受到关注,因此在项目建设前期对其周围的风场特性进行研究与评估十分必要。本文通过某高层建筑密集区的CFD数值模拟研究,计算了16个风向角下其周边450m半径范围内的流场特征,分析了其兴建前后该区域的风速比分布特征,并据此分析关键点风速随风向的变化,最后比较了工程建设前后其周围区域的总体风环境水平。     

高层建筑风荷载干扰效应的数值模拟

高层建筑群体相互间距较近时,将出现风荷载相互干扰的群体效应。通过CFD数值模拟,确定了某高层建筑在群体条件下的风荷载及体型系数,为结构抗风设计提供依据。并讨论了干扰条件下的风荷载与规范建议取值的差异,为相似条件建筑的风荷载取值提供参考。     

高层建筑风荷载干扰效应数值模拟研究

利用ANSYS - CFX软件对相邻两个高层建筑的风致干扰效应进行数值模拟及结果分析,通过比较发现在风致干扰情况下,由于气流的脉动性显著增加,两个高层建筑的荷载作用较单体建筑情况下明显增大.此外,还进行了动力时程分析,包括结构的等效静力风荷载和位移响应两个方面,结果同样表明干扰效应结构响应比单体模拟结果明显增大,增大最显著的是横风向响应.计算得到建筑物在干扰情况下的风振系数比单体时增大约8％.分析得到了等效的相互干扰增大系数,进一步表明了干扰效应对风荷载的增大作用.     

高层建筑屋面风压分布的数值模拟

对高层建筑屋面的风压分布进行了分析,模拟了0°和45°两个风向角下屋面平均风压分布,得出了迎风的屋面产生了极大的负风压,其他区域风压相对较小,45°风向角为高层建筑屋面风压的较不利风向角的结论。     

高层建筑火灾温度场分布及失稳特性数值模拟研究

高层建筑火灾已经成为威胁城市公众安全和社会发展的主要灾害之一,且随着楼龄的增加,高层建筑发生火灾坍塌的风险在逐年增加.为了探究高层建筑火灾发生后的温度场的分布及失稳坍塌情况,文章综合利用FDS软件和PFC3D软件模拟不同楼层着火后,楼梯间、火源楼层等重要位置纵向和横向温度变化以及高层建筑整体失稳坍塌过程,为高层建筑防火...     

基于CFD数值模拟的高层建筑风荷载研究

针对某高层建筑,运用计算流体力学方法对其表面及周围风荷载分布情况进行了数值模拟,并监测了迎风面上测点的平均风压,用于得到其风荷载体型系数,并与规范比较,分析了其风压分布规律,可为高层建筑设计提供相关参考。     

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。     

高层建筑横向风荷载模拟及响应分析

1横向风荷载试验数据由于高层建筑横风向振动原因的复杂性,为确定横风向荷载,本文采用了同济大学土木工程防灾国家重点试验室TJ-1大气边界层风洞试验数据。该试验采用高频动态测力天平技术对15个典型建筑物的建筑模型进行了风洞实验,拟合了一阶广义横风向风力谱和基底弯矩谱。根据试验得到的模型基底弯矩时程响应序列进行谱变换及无量纲化处理,得到了典型超高层建筑横风向无量纲广义气动力谱随无量纲频率变化的曲线。拟合公式如下:SM*(f)={0.f5SMρxV(H2fB)H2}2={1-(n S/pfβp()2n}2/f+p)βα(n/fp)2(1)式中:SM*(f)——无量纲化的基底…     

地铁车站补风对烟流影响的数值模拟

运用FDS对某地铁车站站厅层火灾工况下的排烟和补风效果进行模拟。模拟结果表明,依照规范设计的排烟系统能够满足烟气蔓延范围控制和楼扶梯口下行风速的要求;单侧补风导致烟气滞留现象较为严重,不能保证起火站厅层人员疏散的安全性。针对模拟结果进行优化补风设计,通过优化补风口的位置,使站厅层形成双向补风,提高了站厅层的排烟效率。建议在楼扶梯口位置不能保证地铁车站有效补风的情况下,在补风盲区增设机械或者自然补风系统。     

高层建筑风荷载模拟研究

根据高层建筑的特点,提出了一种有效而实用的顺风向风荷载模拟方法,采用随高度变化的风速谱,考虑风荷载的空间相关性,利用自回归模型模拟高层建筑的脉动风荷载。     

月牙形屋面风荷载分布规律数值模拟研究

基于ANSYS Fluent软件平台采用SST k-ω湍流模型对月牙形悬挑屋面风荷载分布规律进行了数值模拟分析。为验证数值模拟的可靠性,将模拟结果与类似风洞试验结果进行对比分析,结果表明数值模拟可靠性较高。通过建立多个模型,研究通风率、屋面倾角、最大悬挑长度、风向角等因素对屋面体型系数的影响,得出月牙形悬挑屋面的风荷载分布规律。提出了月牙形屋面的风荷载体型系数的取值建议。     

角部处理对高层建筑风荷载影响的数值模拟

基于计算流体力学软件Fluent对不同角部形状的矩形高层建筑进行三维数值风场模拟。首先,选用三种不同的湍流模型Realizable k-ε,RNG k-ε及雷诺应力模型(RSM),对矩形截面标准高层建筑进行数值模拟。结果表明,与风洞试验结果对比,除了分离区等流动复杂的区域外,数值模拟能够较好地反映风压分布状况。其中,雷诺应力模型由于考虑湍流各向异性的影响,与试验结果最为接近。其次,对同尺寸下的切角及倒角高层建筑进行雷诺应力湍流模型下的数值模拟。结果表明,角部处理能有效地减小风荷载。在侧风面,切角与倒角能有效抑制来流分离。在背风面,切角能减小尾流宽度与旋涡尺寸,与原模型相比,风荷载约降低15%;而倒角建筑由于较好的流线性,尾流宽度与旋涡尺寸降到最小,风荷载仅为矩形截面的65%。     

复杂体型高层建筑风洞试验及数值模拟

以某复杂体型高层建筑为例,对其风荷载进行了刚性模型风洞试验研究,并基于Fluent6.1软件平台,将雷诺应力湍流模型（RSM）与非平衡壁面函数搭配使用,对其进行了计算流体动力学（CFD）数值模拟。结果表明:风洞试验与数值模拟2种方法相辅相成;该类高层的迎风面主要受正压作用,屋面、背风面以及侧面主要受负压作用,尤其转角处背风区域局部负压较大;在180°风向角下,该类高层体型本身提供的类似峡谷的风速放大效应显著。     

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.     

椭球形屋面风荷载分布规律数值模拟研究

应用SST k-ω湍流模型对椭球形屋面风荷载分布规律进行了数值模拟,通过改变风向角与屋面形状相关的模型尺度、长跨比、矢跨比,研究上述参数的变化对屋面体型系数的影响。研究结果表明:模型尺度对体形系数影响不大;矢跨比和长跨比对屋面体型系数取值影响较显著,屋面体型系数等值线梯度随长跨比增加而变大,矢跨比越大,风荷载对屋面的作用越大;风向角对屋面风荷载分布影响明显,随着风向角从0°～90°变化,风荷载体型系数变化梯度不断减小。将数值模拟结果与类似的风洞试验结果进行对比,验证了数值模拟结果的可靠性,提出了椭球形屋面风荷载体型系数取值建议供工程设计人员参考。     

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.     

某高层建筑空调室外机风环境模拟及优化

运用CFD数值模拟软件对某高层建筑空调室外机的风环境进行模拟,研究室外机放置于风井中时室外机散热对上层设备的影响.模拟室外机未加导风罩情况下的温度场,发现下层室外机的排风导致上层室外机回风温度升高显著.室外机增加导风罩后,室外机的回风温度平均降低了10℃左右,优化了室外机的风环境,提高了空调的制冷性能.     

超高层建筑施工中氨气抑制的数值模拟

针对超高层建筑施工中典型空气污染物氨气,运用CFD方法构建武汉中心三维立体模型,模拟标准k ε条件下自然通风和机械通风2种抑制措施对氨气浓度整体影响效果并确定其影响进深。结果表明:稳态下机械通风对降低模型整体氨气浓度效果有限,单个送风口沿送风方向影响进深约为6.1 m,垂直于风速方向约为1.2 m,且送风口影响进深随风速变化极小;自然通风对降低模型整体氨气浓度效果明显,进风口对氨气浓度影响进深约为17.5 m,随高度增加逐渐递增的进风速度在通风前15 s对氨气浓度影响明显,稳态时风速增加自然通风影响进深增加有限;施工中可主要采用自然通风抑制氨污染,幕墙封闭后可利用机械通风并辅以导风板等设施提高机械通风影响效果。     

室外风对高层建筑竖井内烟气运动影响的数值模拟

采用火灾模拟专业软件FDS对不同火源位置、不同风向条件下火灾烟气的运动进行模拟,测定典型位置处温度、速度、CO及CO2体积分数变化情况。实验结果表明:在近地风场中,风向对竖井内烟气蔓延的影响大小顺序为迎风>背风>侧风,竖井开口位于迎风面时,外界风对竖井内烟气运动影响最大:火源位于中性面以上时,烟气通过竖井与前室的开口向竖井内蔓延,并向下运动;而火源位于中性面以下时,前室内烟气向外部运动,竖井内无烟气流入。