表面粗糙元對(duì)高層建筑風(fēng)壓及風(fēng)荷載影響研究.pdf

1、對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的重要荷載之一，因此高層建筑的風(fēng)荷載特性研究越發(fā)顯得重要。出于豐富高層建筑視覺(jué)效果、為住戶遮陽(yáng)擋風(fēng)擋雨、提供室外休息場(chǎng)所等因素的考慮，高層建筑物通常設(shè)置裝飾條，遮陽(yáng)板，陽(yáng)臺(tái)等外置于建筑物表面的結(jié)構(gòu)物。然而國(guó)內(nèi)外風(fēng)荷載特性的研究主要針對(duì)壁面光滑的建筑，對(duì)于此類具有復(fù)雜表面結(jié)構(gòu)的高層建筑很少涉及，我國(guó)的相關(guān)規(guī)范也尚未給出其風(fēng)荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此本文主要研究表面附有粗糙元對(duì)高層建筑表面風(fēng)壓和風(fēng)荷載影響，

2、希望能為工程實(shí)際提供一定的設(shè)計(jì)參考與指導(dǎo)。
　　CFD的數(shù)值模擬根據(jù)湍流模型的不同，通常分為:雷諾平均法、大渦模擬法、直接求解法。在這幾種湍流模型中，大渦模擬的計(jì)算精度和效率都是較為適中，能夠做到兩者兼顧。所以本文采用大渦模擬法進(jìn)行數(shù)值求解。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容為:
　　(1)歸納總結(jié)了風(fēng)荷載確定方法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、風(fēng)洞試驗(yàn)和數(shù)值模擬的優(yōu)缺點(diǎn)分別進(jìn)行了闡述。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的快速發(fā)展和理論模型的不斷改善，數(shù)值模擬已

3、經(jīng)成為了結(jié)構(gòu)風(fēng)工程研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。簡(jiǎn)要介紹了數(shù)值模擬的相關(guān)理論，如計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)理論、數(shù)值計(jì)算的算法以及采用的大渦模擬方法的理論。
　　(3)Stathopoulos在加拿大康科迪亞大學(xué)建筑空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室對(duì)一面有豎條的高層建筑物進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。本文使用了其風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行模型建立，并將計(jì)算結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)相比較，得出數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相差不大。證明本文所進(jìn)行的數(shù)值模擬具有一定的可靠度

4、。
　　(4)分別對(duì)光滑，附有橫向粗糙元和附有豎向粗糙元三種不同表面粗糙情況的高層建筑物進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn)。本文對(duì)試驗(yàn)的整體風(fēng)壓系數(shù)進(jìn)行了對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)表面粗糙元對(duì)風(fēng)壓系數(shù)的影響較為明顯，其中附有豎向粗糙元的高層建筑背風(fēng)面風(fēng)壓系數(shù)整體變小。并對(duì)三種模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)模擬過(guò)程中計(jì)算域的確定、網(wǎng)格劃分、邊界條件和求解方法進(jìn)行了闡述。將模擬結(jié)果與試驗(yàn)值相比較，找出吻合較好及相差的位置。并分析了粗糙元對(duì)建筑物周圍的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境以及層間力和整體