论文部分内容阅读
与传统的钢筋混凝土结构不同,轻钢结构自重较轻,是风敏感结构,并且轻钢结构的围护结构也由于重量较轻较易在风荷载作用下首先破坏,因此,对于轻钢结构进行抗风设计时应综合考虑风对于结构整体以及围护结构局部的作用。而现行荷载规范只是笼统的给出了结构整体的风荷载体型系数,没有给出结构表面的风压分布情况,并且荷载规范给出的风荷载体型系数没有充分考虑近地面湍流的影响。 轻钢悬挑结构挑篷由于其造型轻盈,往往具有较大的悬挑长度,且厚度较薄,对于风的作用往往非常敏感,在每年的大风中也可以看到很多这类构件遭到破坏的现象。与轻钢结构挑篷类似,目前出现的许多新颖的轻钢结构形式,例如大型轻钢结构加油站等,由于覆盖面积较大,为了节省材料,通常采用底面不封的结构形式(这里称之为空旷结构),该类结构对于风的作用往往也非常敏感,在每年的大风中也可以看到很多这类构件倒塌的现象。 针对现行荷载规范对轻钢悬挑及空旷结构进行抗风设计指导的不足之处,本文采用CFD数值模拟技术进行了轻钢悬挑及空旷结构的静力风荷载数值模拟研究,得到了其受风荷载作用的特点以及结构表面的风压分布规律。主要进行了以下几方面工作: 1.采用结构化和非结构化网格以及不同的湍流模型对Texas实验建筑(低矮建筑)和W.D.Baincs报告中柱体(高层建筑)进行了风荷载数值模拟,得到了各种情况下的结构表面的风压分布,并与相应风洞实验值及实际观测值进行了比较,结果表明采用CFD数值模拟方法进行建筑结构的静力风荷载数值模拟研究是可行的,并确定了进一步的研究中应当采用适应性较好的非结构化离散网格及RNGκ—ε湍流模型。 2.以一轻钢结构挑篷为例,进行了轻钢悬挑结构的静力风荷载数值模拟研究,主要考虑了来流风向角的不同、挑篷尺寸大小和位置不同时挑篷表面风压分布规律,并得到了一些有益的结论。 3.以一轻钢空旷结构加油站为例,进行了轻钢空旷结构的静力风荷载数值模拟研究,研究中考虑了来流风向角和结构周围环境影响下结构各表面的风压分布规律,得到了一些有益的结论,并参照CECS 102:2002《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》中分区的概念,对所研究的轻钢空旷结构表面进行了区域划分并给出了相应区域的风荷载体型系数,以对该类结构设计提供参考。 4.最后对CFD数值模拟方法的应用前景进行了展望。