大跨度球殼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性研究

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1、密級(jí)：公開(kāi)論文類型：應(yīng)用研究工程碩士學(xué)位論文大跨度球殼屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性研究StudyofWindLoadCharacteristicsonLong-spanSphericalShellRoof培養(yǎng)單位：土木工程學(xué)院專業(yè)領(lǐng)域：建筑與土木工程學(xué)生姓名：劉飛霞校內(nèi)導(dǎo)師：李玉學(xué)副教授校外導(dǎo)師：曹明星高工二○一八年六月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得石家莊鐵道大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。與我

2、一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：日期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明本人完全了解石家莊鐵道大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門送交論文的復(fù)印件和電子版本，允許論文被查閱和借閱，同意學(xué)校將論文加入《中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》和編入《中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)》。本人授權(quán)石家莊鐵道大學(xué)，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文，可以公布論文的全部或部分內(nèi)容。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)作者簽名：日期：導(dǎo)師簽名：日期：摘要大跨屋蓋結(jié)構(gòu)因造型優(yōu)美、受力合理等優(yōu)點(diǎn)常常被設(shè)計(jì)師青睞。然而，由于

3、其跨度大、剛度低等特點(diǎn)使其容易遭受風(fēng)荷載的破壞。近年來(lái)，大跨屋蓋結(jié)構(gòu)受風(fēng)災(zāi)破壞的事件屢屢發(fā)生，因此對(duì)大跨屋蓋結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。球殼結(jié)構(gòu)作為典型的大跨結(jié)構(gòu)形式之一，擁有大跨屋蓋結(jié)構(gòu)容易被風(fēng)致破壞的特點(diǎn)，有必要對(duì)不同形式球殼結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載特性進(jìn)行研究，以供設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)參考。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬方法在結(jié)構(gòu)風(fēng)工程中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。本文根據(jù)風(fēng)荷載特性理論和計(jì)算流體力學(xué)基本原理，以fluent為計(jì)算平臺(tái)，研究大跨球殼屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載特性。主要工作如下：(1)用不同湍流模型和網(wǎng)格劃分方法組合下的模擬方案對(duì)一1/4矢跨比球殼進(jìn)行模擬

4、，通過(guò)比較不同方案下球殼表面風(fēng)壓分布情況，分析不同方法的特點(diǎn)，確定下文數(shù)值模擬要使用的湍流模型和網(wǎng)格劃分形式等數(shù)值模擬技術(shù)。(2)建立實(shí)際尺寸的幾何模型，探討了不同矢跨比、不同支撐高度和不同地貌類型下球殼結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓分布情況，計(jì)算得到各種工況下球殼屋蓋的風(fēng)荷載體型系數(shù)，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，為該類結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)提供參考。研究表明，隨著矢跨比的增大，結(jié)構(gòu)表面最大正（負(fù)）風(fēng)壓系數(shù)值逐漸增大，整體而言，球殼屋蓋分塊體型系數(shù)絕對(duì)值也逐漸增大；支承高度對(duì)迎風(fēng)面前緣的風(fēng)壓分布影響較小，對(duì)屋蓋頂部、側(cè)面及背風(fēng)區(qū)的風(fēng)壓分布影響較大；地貌類型對(duì)球殼屋蓋結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面前緣

5、和背風(fēng)面風(fēng)壓分布影響較小，對(duì)球殼頂部和側(cè)面的風(fēng)壓分布影響較大。(3)考慮干擾效應(yīng)的影響，研究不同間距時(shí)0°和90°風(fēng)向角下兩相鄰球殼結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓分布情況，計(jì)算得到兩種間距下球殼屋蓋的風(fēng)荷載體型系數(shù)，并與無(wú)干擾情況下單球殼計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比，得出不同間距時(shí)兩種風(fēng)向角下干擾效應(yīng)對(duì)兩相鄰球殼風(fēng)壓分布的影響規(guī)律等。研究表明，0°和90°風(fēng)向角下干擾效應(yīng)的影響隨間距的增大而減小。0°風(fēng)向角下兩球殼的干擾效應(yīng)主要表現(xiàn)為夾縫效應(yīng)，90°風(fēng)向角下表現(xiàn)為遮擋效應(yīng)。關(guān)鍵詞：大跨球殼屋蓋結(jié)構(gòu)；體型系數(shù)；矢跨比；支撐高度；地貌類型；干擾效應(yīng)AbstractThelargespa

6、nroofstructureisoftenfavoredbydesignersbecauseofitsbeautifulshapeandreasonableforce.However,becauseofitslargespan,lowstiffnessandsoon,itiseasilydamagedbywindload.Inrecentyears,thelargespanroofstructurehasbeenfrequentlyoccurredintheeventofstormdamage,soitisofgreatpracticalsignific

7、ancetostudythewindloadcharacteristicsoflargespanroofstructures.Asoneofthetypicallargespanstructureforms,thesphericalshellstructurehasthecharacteristicsthatthelargespanroofstructureiseasilydestroyedbythewind.Itisnecessarytostudythewindloadcharacteristicsofthedifferentformsofthesph

8、ericalshellstructureforthedesignreferenc