大跨屋盖结构风荷载模拟与分布特性研究

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1、密级：公开Ｇ＇ＳＨ巧［Ａ之ＨＵＡＮＴＩＥＤＡＯＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ工学硕±学位论文大磅屋盖结构风荷载模拟与分布特椎研究．Ｔ虹ｅＷｉｎｄＬｏａｄＳｉｍｕｌａ付ｏｎａｎｄＤｉｓｔｒｉｂｕｄｏ田Ｆｅａｔｕｒｅｓｏｆ－ＬａｒｇｅｓｐａｎＲｏｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅ培养单化：上木工程学院专业：结构工趕研究生：霄燕宁指导教师：李玉学副教授二〇—五年一月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：席獅日期；啤旧两关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》和编入《

3、中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可［＾采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的全部或部分内容。保密的论文在解密后应遵守此规定（）作者签名：／轰篡勺Ｂ期：啤目ｆ目多浸＜＾１：或导师签名曰期：巧Ｉｆｌｙ巧密级：公开密级：公开工学硕士学位论文大跨屋盖结构风荷载模拟与分布特性研究TheWindLoadSimulationandDistributionFeaturesofLarge-spanRoofStructure培养单位：土木工程学院专业：结构工程研究生：雷燕

4、宁指导教师：李玉学副教授二〇一五年一月摘要摘要大跨度屋盖结构近年来发展迅速，形式新颖多样，其几何外形复杂多变，跨度大，自重轻，属于风敏感结构。而且结构周边风场绕流十分复杂，常常伴随着气流撞击、分离、再附、漩涡脱落等现象，拟定常假设不再适用，无法用来流风荷载特性描述结构表面的风荷载特性，因此需要对大跨度屋盖结构表面风荷载特性进行深入分析，从而确立其真实的风荷载描述模型，来指导实际结构的抗风设计。当前人们对于大跨度屋盖结构表面风荷载特性的研究主要集中在风洞试验和CFD数值模拟两种方法上，随着计算机技术的不断提高，

5、尤其是计算流体力学理论的快速发展，运用计算机对复杂的大跨度屋盖结构表面风荷载进行数值模拟越来越易实现。本文依托国家自然科学基金资助项目《考虑特征湍流的典型大跨屋盖结构风荷载描述及其抗风分析精细化》(51278314)，具体工作及结论如下：(1)介绍了当前国内外对于大跨屋盖结构抗风设计的研究现状，重点对目前大跨度屋盖结构风荷载研究的风洞试验以及CFD数值模拟的相关研究成果以及存在的问题进行了系统总结，进一步明确了本文的研究内容；(2)选取标准立方体模型作为研究对象，深入研究CFD数值模拟中计算域大小、边界条件、

6、湍流模型、网格划分等主要参数对于模拟结果的影响程度，为实际工程中不同的计算模型找出最佳的计算参数设置方式；(3)选取T型平屋盖为研究对象，运用CFD数值模拟技术，计算得到了结构表面风压分布，并通过改变模型几何尺寸、湍流模型、网格密度等主要参数，对比分析了T型平屋盖迎风面及顶面风压系数的变化情况，模拟了多种工况，即不同风攻角下T型平屋盖结构表面风压分布，并对其分布特性进行了分析探讨；(4)在结构迎风面上选取不同的开孔位置，考察了开孔对结构表面风压及周边风场分布的影响，并通过改变开孔率大小来研究开孔面积大小对结构

7、表面风压分布及周边流场的影响，分析得到了表面开孔位置与面积对结构自身安全与稳定性影响规律。摘要关键词：大跨屋盖结构；CFD数值模拟；网格划分；T型平屋盖；风压分布；湍流模型；结构开孔AbstractAbstractLargespanroofstructureisdevelopingrapidlyinrecentyears,newforms,thegeometricshapeiscomplicated,bigspan,lightweight,belongtothewindsensitivestructure.A

8、ndstructureofsurroundingwindflowaroundisverycomplex,oftenaccompaniedbydowndraftshit,thephenomenonsuchasseparation,attachedagain,vortexshedding,andformulateoftenassumethatnolongerapplies,cannotbeusedfor