密集桁架對大跨屋蓋平均風(fēng)壓的影響.pdf

1、現(xiàn)今體育場懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)大多數(shù)以密集桁架作為受力結(jié)構(gòu)，密集桁架大多數(shù)位于屋蓋下方緊靠支撐屋面，對屋面周圍的風(fēng)流場影響較大。由于桁架結(jié)構(gòu)相對主結(jié)構(gòu)來說尺寸過小，在風(fēng)洞實驗中縮尺后的模型常做較大縮尺近似，甚至有時不予考慮桁架；在數(shù)值風(fēng)洞模擬的過程中，直接對桁架建立數(shù)值模型會對幾何建模帶來極大的困難，網(wǎng)格數(shù)量更是會給計算時間和資源帶來工程應(yīng)用上難以忍受的代價，因此在計算風(fēng)工程中迫切需要一種新的方法來實現(xiàn)對桁架因素的考慮。 子域法就正好符

2、合這一需求，子域法是以能量等效的思想，采用多孔體子域方法考慮密集桁架對懸挑屋蓋平均風(fēng)壓的影響。經(jīng)過已有初步研究的驗證，精度上較無桁架模型已有較大的提高，然而目前的研究僅僅針對屋蓋之上的密集桁架對屋蓋結(jié)構(gòu)的影響，對工程中常見的桁架結(jié)構(gòu)在屋蓋下方的工況未能加以考慮，此外對子域截面類型、桁架迎風(fēng)阻力系數(shù)和子域單位體積迎風(fēng)面積這三個影響非常重要的因素并沒有作準(zhǔn)確深入的研究和分析，這也表明子域法在計算精度上還有很大的提升空間。 本文就從這

3、幾個方面入手，詳細分析懸挑屋蓋下方的桁架對屋蓋上下表面平均風(fēng)壓的影響，對子域法的重要參數(shù)進行精確求解，并對子域法在屋蓋下方桁架模擬應(yīng)用的精度進行了驗證。 首先，本文針對子域法所用空間桁架相關(guān)參數(shù)進行研究，通過對等邊倒三角形空間桁架的三維立體建模和數(shù)值模擬計算，求解0度、15度、30度、45度、60度、75度和90度7個風(fēng)向下的迎風(fēng)阻力系數(shù)和迎風(fēng)升力系數(shù)，并通過不同長度的空間桁架迎風(fēng)阻力系數(shù)的比較，來分析桁架的長度對迎風(fēng)阻力系數(shù)的

4、影響。 然后，對工程中常見的位于屋蓋下方的空間桁架結(jié)構(gòu)進行分析，空間桁架結(jié)構(gòu)選取等邊倒三角形，通過前緣空間桁架懸挑屋蓋看臺模型、后緣空間桁架懸挑屋蓋看臺模型與無桁架空間懸挑屋蓋看臺模型計算結(jié)果的對比，從屋蓋表面平均風(fēng)壓系數(shù)等高線圖和屋面分區(qū)壓力表等方面詳細的分析桁架對屋面平均風(fēng)壓的影響。 在得到空間桁架對單側(cè)懸挑屋蓋平均風(fēng)壓的影響規(guī)律后，分析空間桁架對周圍湍動能的影響，由此來確定替換桁架的子域截面形狀，進而計算單位體積子

5、域的迎風(fēng)面積，應(yīng)用之前求得的迎風(fēng)阻力系數(shù)進行子域法模型求解，將求得的前緣子域懸挑屋蓋看臺模型、后緣子域懸挑屋蓋看臺模型結(jié)果分別與無桁架懸挑看臺模型和空間桁架懸挑看臺模型比較，來驗證子域法模擬屋蓋下方空間桁架對屋面平均風(fēng)壓影響上的精度。 選擇單側(cè)大跨懸挑屋蓋實際工程項目—湖南益陽體育中心體育場進行子域法求解計算，通過與無桁架模型數(shù)值模擬和風(fēng)洞實驗結(jié)果進行對比，驗證子域法在實際工程中的精度。 最后，關(guān)于進一步工作的方向進行了