台风作用下球面网壳结构风荷载分布特性研究.pdf

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1、第39卷第4期四川建筑科学研究2013年8月SichuanBuildingScience83台风作用下球面网壳结构风荷载分布特性研究冯海英，高洪俊，刘德乾(河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038)摘要：基于Reynolds时均Navier—Stokes方程，采用SSTk-to湍流模型，对台风作用下球面网壳结构屋盖的风荷载进行了数值模拟计算。首先，对文献中球面屋盖算例的风载体型系数进行数值模拟，并与文献风洞试验结果进行对比发现吻合较好，验证了本文计算方法和湍流模型参数选取的合理性。然后，基于此

2、方法计算在不同台风湍流强度与不同矢跨比工况下的球面网壳屋盖风载体型系数分布情况，并分析湍流强度与矢跨比对球面网壳表面风荷载分布的影响。关键词：球面网壳；台风；计算流体力学；湍流强度；风荷载中图分类号：TU312．1文献标志码：A文章编号：1008—1933【2013)04—083一o4StudyonwindloaddistributionofsphericalshellundertyphoonFENGHaiying，GAOHongjun，LIUDeqian(CollegeofCivilEnginee

3、ring，HebeiUniversityofEngineering，Handan056038，China)Abstract：BasedontheReynolds—averagedNavier-StokesequationsandSST矗一turbulencemodel，windloadonroofofsphericalsheUstructurearecarriedoutbynumericalsimulationundertyphoon．Firstly，windloadshapecoefficient

4、onsphericalrofinreferenceWasinvestigatedwithnumericalsimulationtechnique．Comparedwithwindtunneldatainreference，thecomputedresultisagreedweUwiththeotherresult，andverifiestheapplicabilityofcomputingmethodandtheselectedparametersofturbulencemode1．Thenwind

5、loadshapecoefficientsonroofofsphericalshenarecarriedoutbymeanofnumericalsimulationunderdiferentturbulenceintensitiesandtherise．spanratios．Meanwhile，theinfluenceoftheturbulenceintensityandtherise—spanratioonthedistributionofwindloadisanalyzed．Keywords：s

6、phericalshell；typhoon；computationfluiddynamics(CrD)；turbulenceintensity；windload领域中。殷志祥等人刮利用计算流体力学(CFD)0前言技术，选用SSTk-w湍流模型，对一两边半球形状、自然灾害是当今人类面临的全球性重大问题之中间柱面形状的组合网壳在台风作用下的结构风效一，尤其是台风灾害更是全球发生频率最高、影响最应问题进行了数值模拟，得到了其表面风荷载分布为严重的一种灾害。我国东南沿海地区是遭受台风特性与结构的风振响应。宋

7、芳芳通过CFD方法灾害最为严重的地区之一-lJ。1996年l5号强台风建立了巨型广告牌模型，数值模拟得到广告牌表面正面袭击了广东湛江市，湛江市体育馆与体育场均在不同风向角情况下的风压分布系数，发现斜风向遭到严重破坏，整个体育馆屋面被吹走了2／3_2J。风压实际分布对广告牌要比顺风向风荷载更为不2004年台风“云娜”在台州温岭登陆，给当地造成严利。重影响。事后组织技术人员对遭受强台风袭击破坏本文基于Fluent软件，对台风作用下球面网壳的和完好的轻钢结构厂房进行调查分析，并建议根表面风荷载分布及其变化

8、规律进行数值模拟研究，据沿海地区经常遭受强台风袭击的实际情况，适当系统分析球面网壳外形参数矢跨比与湍流强度对其提高沿海地区的风荷载取值j。风荷载分布的影响。由于台风巨大的破坏力，目前尚无法借助物理风洞试验方法准确测得结构表面的风压分布。近些1数值计算年，随着计算技术与理论方法的飞速发展，许多专家1．1台风风场特性已经开始把计算流体动力学方法应用到结构风工程台风与普通风相比：1)一个发展成熟的台风风场沿着半径方向上收稿日期：2012~2—15可以分为三个部分，即风眼区、