村镇建筑数值风洞方法及风荷载特性研究

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风灾是我国危害最大的自然灾害之一。大量灾后调研显示,风灾中受损房屋多为村镇房屋。目前我国没有专门针对村镇建筑抗风方面的规范。因此,开展村镇建筑抗风研究具有十分重要的现实意义。村镇建筑抗风研究的基础是对其表面风荷载特性的研究,主要研究方法是数值风洞技术。本文主要对应用于村镇建筑的数值风洞方法进行研究,并对村镇建筑表面风荷载特性进行深入细致地分析。首先通过对河南、安徽两省部分地区风灾后房屋受损情况的实地调查和天津市部分地区房屋结构形式的实地调查,结合中国建筑科学研究院在全国范围内开展的村镇房屋现状调查,对村镇房屋的结构形式、风灾破坏情况及原因进行了归纳总结。在调研的基础上,根据数值风洞方法的原理,研究使用ANSYS软件的FLOTRAN CFD分析对村镇房屋表面风压进行数值模拟,得到了较合理的计算区域尺寸和网格划分方法,对于后续数值风洞模拟工作及实际风洞试验的进行有一定的借鉴意义。本文主要对无挑檐平屋顶房屋以及12种不同坡度的双坡屋顶房屋在4种不同风向的近地风作用下的周围风场和表面风压进行数值模拟。通过对模拟结果进行分析,得到了平屋顶房屋和不同坡度双坡屋顶房屋在风荷载作用下危险区域出现的位置,并得出对于抗风较有利的屋顶坡度范围,对实际工程中抗风工作的进行有借鉴作用。在以上工作的基础上,针对村镇房屋的不同结构形式,总结提出了不同的抗风措施。
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