超高层建筑表面风荷载数值模拟研究

该文通过计算流体力学数值模拟技术对某超高层建筑进行了表面风荷载分布的数值模拟。结果表明：由于漩涡脱落,在结构侧面边缘出现了较强烈的负压区;在周边建筑干扰高度范围内,结构表面风压分布较混乱,结构在干扰高度以上部分风压分布比较规律;局部部位的设计风压应参考各风向角下风压峰值。     

超高层建筑风荷载数值模拟研究

针对某超高层建筑,采用流体动力学计算软件对其弹性模型的风荷载进行了数值模拟,选用剪切应力输运模型SST对建筑周围的风场进行了模拟,得出了流固耦合条件下该建筑表面的风压分布以及风压时程数据,最终得出该建筑物的位移时程曲线。     

上海世博会西班牙馆表面风压的数值模拟

采用数值模拟方法对处于设计方案阶段的上海世博会西班牙馆的表面风压及其周围风流场进行了计算分析,获得了该复杂体型建筑与典型规则钝体建筑所不同的风压、风荷载体型系数分布特性及周围风流场分布特点。在对不同风向角下的风压、风荷载体型系数分布规律的分析基础上,给出了建筑物在最不利风向角下的最不利区域的风压系数和风荷载体型系数分布曲线,为结构抗风设计参数的确定提出合理建议和依据。     

一种标准建筑模型风荷载的数值模拟分析

采用计算流体动力学软件对高层建筑刚性模型的风荷载进行了数值模拟,使用了标准k-ε模型、剪切应力输运模型SST、以及BSL雷诺应力物理模型分别对建筑物的表面风压进行了模拟,最终得出了该建筑物表面的风压分布以及测点的风压系数。     

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。     

建筑物风荷载的数值模拟

目前,风洞实验是研究建筑物风荷载的最主要的一种方法,其合理性、可靠性已经得到了广泛的认同,但它也存在着很多不足之处,如费用高、周期长等等。近年来发展起来的建筑物风荷载数值模拟技术在这方面表现得非常活跃,国内外研究者们已经取得了令人鼓舞的成绩,但要以数值模拟取代风洞实验也尚有许多研究工作未开展或研究不透彻。随着模拟技术的发展以及计算机硬件水平的提高,数值风洞技术将具有广阔的前景。     

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。     

基于数值模拟的某通信塔风荷载体型系数研究

基于Fluent软件平台,采用混合网格进行划分,选用Realizable k-ε湍流模型对某移动通信塔的风场进行三维数值模拟研究,考虑风向角的变化,每隔15°模拟一次,得到通信塔各风向表面平均风压的分布结果:以此为基础,在塔体表面沿高度计算分段风压体型系数,将结果与现行规范进行比较分析并讨论模拟结果的合理性.研究分析表明,数值模拟得到风压系数随风向角的变化而变化,与规范取值吻合且略大于规范取值,为移动通信塔类结构风振计算提供合理的风压体型系数.     

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.     

冷却塔内外壁风荷载的数值模拟

基于CFD技术对大型双曲冷却塔建立了单塔情况下冷却塔的三维数值模型,并利用该模型采用fluent流体动力学计算软件计算分析了冷却塔内外壁风荷载和流场分布.结果表明冷却塔开口与否对外部压力系数的影响不大;而冷却塔外部横向来流风载荷对开口冷却塔内部的流场分布有较大的影响,从而进一步影响冷却塔内部传热传质的效率.针对开口情况,风荷载在冷却塔内壁上主要集中于开口内壁迎风面处,冷却塔内部及开口背风处风速及风压均较小.     

建筑幕墙风荷载的数值模拟研究

对幕墙结构中风荷载的脉动特性进行了分析，采用沿高度变化的E．Simiu风速谱，用改进的谐波叠加法模拟了不同高度处脉动风速和风压的时程曲线，给出了风荷载的计算公式，结果表明该方法简单有效，且能够反映脉动风的随机特性，解决了玻璃幕墙风荷载的动力计算问题。     

输电塔平均风荷载数值模拟研究

对几个典型的输电塔试验模型所受的平均风荷载进行了CFD数值模拟,并将数值模拟结果与风洞试验结果进行对比,结果表明,基于Fluent的标准k—ε湍流模型对于格构塔式结构可以获得较好的数值模拟结果,利用CFD方法可以较好地模拟输电塔结构的平均风荷载。     

典型低矮建筑表面风压数值模拟研究

风灾害导致建筑结构损毁所造成的损失十分巨大,而现行建筑荷载规范在此方面所能提供的条款内容有限,结构抗风设计缺乏足够的规范性指导。采用CFD数值风洞方法,研究低矮建筑标准模型表面风压在不同风向角的分布特性以及压力系数变化特性,为此类建筑的抗风设计提供参考。     

温州东海广场风荷载数值模拟与风洞试验研究

对温州东海广场工程这一具有较大截面长宽比的复杂高层建筑进行了风荷载数值模拟和风洞试验研究。首先,在工程预研阶段用数值模拟方法计算得到了主要风向角工况下结构表面的平均风荷载分布。然后,参考数值模拟计算结果,引导进行风荷载风洞试验的测点布置方案,进行风洞模拟试验研究。最后,将数值计算结果和风洞试验数据进行了对比,显示数值模拟计算和风洞试验结果两者吻合较好。研究表明,综合采用数值模拟和风洞试验研究,可以较为准确地把握复杂建筑结构的风荷载分布,这种方法有助于提高结构抗风研究的水平。     

六塔楼群体高层建筑风场数值模拟

采用数值模拟方法对杭州市市民中心这一六塔楼群体高层建筑的风场进行了计算分析,获得了该建筑与典型规则钝体建筑所不同的风场分布特征.同时,给出了设计时可用的整体阻力系数值.     

大跨度结构风荷载的风洞试验和CFD数值模拟研究

针对某大跨度结构,进行动态测压风洞试验和风荷载数值模拟研究。通过风洞试验,给出了该大跨度体育馆屋面及四周立面表面的风压系数,并分析了风压分布的特征,为该工程的主体和围护结构抗风设计提供详细的风荷载数据。通过数值模拟研究,探讨复杂体型建筑表面平均风压CFD数值模拟的可行性,提出了应用于复杂工程CFD数值模拟时的网格划分方法,有效地减少了多个风向角时的建模工作量。计算结果表明,体育馆表面的风压与风洞试验结果基本一致;在局部区域存在较大误差。最后比较了网格密度、湍流模型对数值计算精度的影响。CFD数值模拟简洁、高效,能获得丰富的数据成果,可以用于复杂工程的平均风荷载研究。     

户外独立柱广告牌风荷载的数值模拟研究

采用计算流体力学(CFD)的方法对双面和三面户外独立柱广告牌的风荷载进行了数值模拟研究,得到了广告牌主结构设计所需的最不利风压系数和偏心距,以及广告牌面板设计所需的局部风压系数,研究成果已应用于标准图的设计,也可供此类结构设计时参考。     

联体型双塔建筑静力风荷载的数值模拟

基于Fluent软件,采用雷诺应力模型RSM对六种不同体型的联体型双塔建筑物的静力风荷载进行了数值计算。研究了不同体型双塔间的静力干扰效应,顺、横风向和扭转方向的无量纲荷载系数等问题。分析表明,当风向角为0°且间距较近时,下游建筑位于上游建筑的尾流边界内,抑制了上游建筑尾流的发展,因此上游建筑的平均风荷载较单体时有所减小,而下游建筑的"遮挡效应"则非常显著。由于角部的处理,延缓了上游建筑气流的分离和再附,上游建筑的平均弯矩干扰因子IFm均小于尖角模型的相应值,而下游建筑的IFm均大于尖角模型的相应值。     

FM风荷载设计介绍

越来越多的在中国投资建厂的外资业主,对厂房屋面设计要求按FM保险公司要求进行设计投保。本文结合中国规范主要是《建筑结构荷载规范》GB5009—2012和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002（2012年版）对比美国《建筑物和其他结构最小设计荷》（ASCF／SE17-10）及《FMGlobal财产防损数据册-风荷载设计》1-28,研究介绍如何运用中国规范对风荷载进行取值运用中国规范计算以满足FM屋面风荷载设计的要求。