大跨封闭式柱面屋盖结构风荷载特性研究

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文大跨封闭式柱面屋盖结构风荷载特性研究TheStudyonWindLoadCharacteristicsofLong-spanClosedCylinderRoofStructure培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：徐桐校内导师：李玉学副教授校外导师：曹明星高工二○一八年六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。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研

2、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：日期：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门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《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容

3、。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要大跨屋盖结构以其美观的结构形式、良好的受力特性受到广泛青睐，由于该类结构自身刚度低、质量轻的特点，使得其对风荷载非常敏感。因此，科学把握结构表面的风荷载特性并合理确定结构风荷载信息对于该类结构的抗风设计非常关键。随着我国煤电事业的快速发展以及人们环保意识的不断提高，大跨柱面干煤棚这种大跨度屋盖结构形式也逐步从开敞式转变为封闭式，结构形式改变，也使得结构表面风荷载发生变化。本文以封闭式干煤棚柱面屋盖为工程背景，基于CFD数值模拟技

4、术，运用ANSYSFlunet软件完成对大跨封闭式柱面屋盖结构表面风荷载分布特性进行了系统研究，主要包括:（1）以某电厂封闭式干煤棚柱面屋盖结构为背景，在数值风洞中分别进行几何模型建立、计算网格划分、数值模拟后处理设置以及数值模拟结果分析几项工作。（2）通过不同风向角下结构表面风压系数和分块体型系数变化规律，研究风向角对该类大跨封闭式柱面屋盖结构风荷载特性的影响。研究发现，随着风向角的改变，柱面结构大部分区域风荷载分布发生显著变化，柱面结构所受风荷载主要以风吸作用为主；当风向角为0°时（风向垂直于跨

5、度方向），屋盖结构柱面前缘存在较大风吸力，沿着风向柱面所受风吸力逐渐减小；当风向角为90°时（风向平行于跨度方向），柱面屋盖结构顶部中心位置存在较大风吸力，此时结构分块体型系数出现最大负值。（3）固定风向角不变，在数值风洞中共建立九种结构几何参数工况，通过改变结构几何参数，研究结构矢跨比以及长宽比的改变对大跨封闭式柱面屋盖结构风荷载特性的影响。研究发现，柱面结构矢跨比增加时，结构上柱面（迎风面）底部分块区域所受风压作用加强，结构顶部中心分块区域所受风吸作用加强；柱面结构长宽比增加时，结构顶部中心分块

6、区域所受风吸作用适当加强，其余区域风荷载作用并无显著变化。（4）固定风向角下，通过干扰距离以及干扰方式的改变，将受扰结构作为研究对象，研究大跨封闭式柱面屋盖结构表面风荷载干扰效应。研究发现，单侧串列布置时，由于遮挡效应，受扰结构（下游）大部分区域分块体型系数的绝对值有所降低；在一定干扰距离范围内，随着干扰距离增加，施扰结构（上游）对于受扰结构（下游）大部分区域的干扰作用有所下降；同等的条件下，在一定的干扰距离内，双侧串列布置（双边干扰）较单侧串列布置（单边干扰）更有利于减少受扰结构风荷载。关键词：封

7、闭式柱面屋盖；分块体型系数；风向角；矢跨比；长宽比；干扰效应AbstractThelarge-spanroofstructureiswidelyfavoredforitsbeautifulstructuralformsandgoodstresscharacteristics.Becauseofitslowstiffnessandlightweight,thelarge-spanroofstructureisverysensitivetowindload.Asaresult,itisveryimpor

8、tanttograspthewindloadcharacteristicsonitssurfaceofthestructureanddeterminethewindloadinformationofitsstructuredesignforthewindresistantdesignofthisstructure.WiththerapiddevelopmentofChinesecoalindustryandpeople'sincreasingawarenessofen